2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24760665
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
永井 弘人 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50510674)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 羽ばたき翼 / MAV / モーフィング / 空力弾性 / 低レイノルズ数 / 非定常流れ / コルゲート翼 / 生体・生物工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫を模した羽ばたき型超小型飛翔体の研究開発が世界中で行われているが、未だ昆虫の飛翔能力には達していない。本研究では、羽ばたき翼の翼断面形状に注目し、従来の平板翼よりも高効率となる断面形状を明らかにすることを目的としている。
２４・２５年度では、波型形状（コルゲート翼）は羽ばたき翼の空力特性に与える効果が小さいこと、キャンバ翼は瞬間的な空力効果は大きいが、時間平均値で平板翼に劣ることを明らかにした。以上の結果は、剛体翼の場合、いかなる翼断面形状も平板翼の性能を超えないことを意味する。そこで本研究では、変形することで最適な断面形状を常に実現するモーフィング羽ばたき翼を提案した。その手法は、ヒンジで接続された前後２枚の羽ばたき翼のヒンジ角制御により、常に最適なキャンバを実現するものである。
２６年度では、これまでに提案したヒンジ型モーフィング羽ばたき翼の設計変数が与える効果について、最適なヒンジ位置・ヒンジ角・ヒンジ回転タイミングを明らかにし、従来の剛体平板翼と比較して、同じパワー消費量で発生揚力を２２．８％向上させることに成功した。
また、翼の弾性変形を考慮することで、コルゲート翼構造の利点が明らかとなった。すなわち、コルゲート形状によって軽量かつ高剛性の翼構造を実現し、結果として必要パワーを抑えることができることを明らかにした。また、コルゲート構造によって翼の剛性に異方性を持たせることで、羽ばたき翼の振動応答波形を制御することに成功した。その結果、簡単な正弦波の入力振動だけで、昆虫に近い複雑な羽ばたき運動を実現することができ、空力性能の向上を達成した。
本研究の成果は、従来の羽ばたき型超小型飛翔体と昆虫との間に存在したギャップを埋め、羽ばたき型超小型飛翔体の性能を大幅に向上させる重要な技術を提案したことである。
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Research Products
(6 results)
