2013 Fiscal Year Annual Research Report
世界初の火星飛行探査実現に向けた基盤研究と高高度飛行試験
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24246136
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
永井 大樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70360724)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 聖 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10373440)
得竹 浩 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (80295716)
竹内 伸介 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (20353419)
豊田 裕之 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (00415895)
大槻 真嗣 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50348827)
野々村 拓 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (60547967)
安養寺 正之 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (70611680)
米本 浩一 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80404101)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Mars airplane / 高高度飛行試験 / 低レイノルズ数 / 剥離泡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、火星大気中を飛行しながら探査を行う火星飛行機の2020年代前半の実現を目指して，火星飛行機実現の鍵を握る基盤技術の研究開発（空力，推進，制御，構造，電源，熱など），と高高度飛行試験機に関する準備を行った。
基盤技術に関しては、火星飛行機の概念システムを成立させるための空力性能向上を目指して、多目的最適探査を利用した最適翼形状の探索を行った。またその中で候補となる複数の翼型に対して、風洞試験を行い、当初の目的を達成できる性能を有する翼型であることを確認することができた。またプロペラ後流が主翼に及ぼす影響を調べ、剥離泡が後流の影響を強く受け、性能に直結することを明らかとした。また火星飛行機の熱システム設計を行い、その成立性を検証した。特にプロペラを駆動するモータについて、冷却システムを適切に構築することにより、その性能を維持出来ることが明らかとなった。
また航法・誘導システムでは、画像認識による誘導の基礎実験を開始した。
また高高度飛行試験については、プロトタイプの試験機を作製し、JAXA大型低速風洞を利用した空力・制御確認試験を実施した。その中で通風中におけるトリム角の確認、Air Data Sensorの性能確認などを行い、高高度飛行試験に対する機体の準備ができた。これに加えて、飛行制御系の構築と組込を開始し、その検証試験を行った。また飛行に対する安全性を確保するための、航路のシミュレーション、飛行全体のシーケンスについての検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、火星飛行機実現の鍵を握る基盤研究と高高度飛行試験に対する準備を実施した。
前者に対しては、火星飛行機を成立するための各サブシステムの性能が当初の目的を大凡達成していること、前年度には実施できていない、熱システムを含めた検討が出来ていることから順調に進んでいるといえる。また昨年度までの成果を利用した学術論文の発表、国内・国際会議での発表件数が急激に増加し、その成果を正しく公表できているといえる。後者に対しては、高高度試験機のプロトタイプを作成し、風洞試験を実施することにより、実際の高高度実証試験に向けた準備状況は、順調に進んでいるといえる。
これらを総合的に判断し、研究は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、順調に進んでいる基盤研究の課題に対しては、更なる発展の研究を実施すること、また学術論文、国内・国際学会への発表を行い、成果の発信を積極的に行うこととする。
また個別の研究に加えて、飛行機システムと捕らえた際の複合領域に関する研究（空力・構造、主翼・胴体の空力干渉、プロペラ位置、搭載機器など）も行い、今後の研究への目出しを行う。
また高高度飛行試験を実施し、火星飛行機の実現可能性を示す。そのためには、現状の空力性能と飛行安全上求められている飛行ルートを完全に満足させられるかが鍵となるため、早期にその点を確認し、飛行試験に臨むこととする。
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[Presentation] Influence of Blade Skew on Propeller Performance in Low-Reynolds Number Flows2014
Author(s)
Yonezawa,K., Fukumoto,Y.,, Matsumoto S., Sunada,S., Anyoji,M.
Organizer
Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2014
Place of Presentation
Jeju, Korea
Year and Date
2014-03-05 – 2014-03-08
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[Presentation] Investigation on Aerodynamic Characteristics of Two-Dimensional Airfoils Using High Viscosity Fluid Tank2013
Author(s)
Matsuzaki, K., Saito, H., Tamai, I., Sasaki, G., Ochi, H., Matsumoto, T. and Yonemoto, K.
Organizer
The Tenth International Conference on Flow Dynamics
Place of Presentation
仙台国際センター，仙台
Year and Date
2013-11-25 – 2013-11-27
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[Presentation] Computational Study of Reynolds Number Effect on Owl-like Wing Aerodynamics at Low Reynolds Numbers2013
Author(s)
Kondo, K., Aono, H., Nonomura, T., Anyoji, M., Liu, T., Oyama, A., Fujii, K. and Yamamoto, M.
Organizer
The Tenth International Conference on Flow Dynamics
Place of Presentation
仙台国際センター，仙台
Year and Date
2013-11-25 – 2013-11-27
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[Presentation] Large-Eddy Simulations of Owl-like Wing under Low Reynolds Number Conditions2013
Author(s)
Kondo, K., Aono, H., Nonomura, T., Anyoji, M., Liu, T., Oyama, A., Fujii, K. and Yamamoto, M.
Organizer
ASME 2013 Fluid Engineering Division Summer Meeting
Place of Presentation
Incline village, Nevada, US
Year and Date
2013-07-07 – 2013-07-11
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[Presentation] Effect on Wing Planform on Aerodynamic Characteristics at Low Reynolds Numbers using a Low Density Wind Tunnel2013
Author(s)
Anyoji, M., Liu, T., Nonomura, T., Oyama, A. and Fujii, K.
Organizer
43th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit
Place of Presentation
San Diego, California, US
Year and Date
2013-06-24 – 2013-06-27
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[Presentation] Analysis of Owl-like Airfoil Aerodynamics at Low Reynolds Number Flow,2013
Author(s)
Kondo, K., Aono, H., Nonomura, T., Anyoji, M., Liu, T., Oyama, A., Fujii, K. and Yamamoto, M.,
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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[Presentation] Computational Analysis of Aerodynamic Performance of Mars Airplane2013
Author(s)
Fujioka, N., Nonomura, T., Oyama, A., Fujii, K. and Yamamoto, M.
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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[Presentation] Multi-objective Optimization of Airfoil for Mars Exploration Aircraft Using Genetic Algorithm2013
Author(s)
Sasaki, G., Tatsukawa, T., Nonomura, T., Oyama, A., Matsumoto, T. and Yonemoto, K.
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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[Presentation] Performance Evaluation of High Lift-to-Drag Ratio Airfoils for Mars Exploration Aircraft Using Variable-pressure Wind Tunnel Test2013
Author(s)
Shigeoka, S., Sasaki, G., Ochi, H., Matsumoto, T. and Yonemoto, K.
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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[Presentation] Planetary Atmosphere Wind Tunnel Tests on Aerodynamic Characteristics of a Mars Airplane Scale Model2013
Author(s)
Anyoji, M., Okamoto, M., Hidaka, H., Nonomura, T., Oyama, A., Fuji, K.
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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[Presentation] Experimental and Numerical Investigations of Three-Dimensional Flows around Propellers in Low-Reynolds Number Flows2013
Author(s)
Yonezawa,K., Goto,Y., Hayashida,T., Sunada,S., Anyoji, M. and Tsujimoto, Y.
Organizer
The 29th International Symposium on Space Technology and Science
Place of Presentation
Nagoya, Aichi, Japan
Year and Date
2013-06-02 – 2013-06-09
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