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飛行機による新たな火星探査手法の提案

Research Project

Project/Area Number 13J04187
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

藤田 昂志  東北大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013 – 2014
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords火星 / 概念設計 / 無人 / 航空機 / 空中展開 / 運動シミュレーション / ロバスト性 / 探査 / 火星飛行機 / 無人航空機 / 多体系シミュレーション / 低レイノルズ数 / 展開 / 折り畳み
Outline of Annual Research Achievements

本年度は, 空中展開運動及び惑星探査航空機の概念設計のまとめを実施した.
空中展開運動に関しては, はじめに開発した空中展開運動シミュレーションの妥当性検証試験を実施した. これによりシミュレーションが飛行機の空中展開運動を十分な精度で再現できていることを確認した. 最後にこのシミュレーションを用いて, 安全かつ確実に空中で展開が可能な展開機構の設計条件を, ロバスト最適化の手法で明らかにした. これにより, 必要な展開機構によるトルクが従来の半分の値の方がロバスト性が高いことが明らかになり, ロバスト性の向上とトルク低減による軽量化の両方を達成した.
惑星探査航空機の概念設計では, 空中展開運動シミュレーションにより得られた展開機構の設計法を取り込むことで概念設計法のさらなる高精度化を図った. さらに, 設計条件のパラメトリックスタディを実施した. これにより, 従来設計入力変数として考えられていた設計変数のいくつかが, 単に最大化あるいは最小化すれば良く, 設計入力変数から除外できることを明らかにした. これにより設計入力変数が大幅に減って解析が容易となると共に, より高性能な機体を設計できるようになった. このように, 従来は不可能だった低Re数航空機や展開機構付航空機に対しても概念設計が可能となり, 概念設計法の適用可能範囲を大幅に拡張することができた. 本研究によって低Re数航空機という新分野の開拓を促進され, 航空機産業を一層大きな産業へと発展させることが可能となった.
これらの成果をまとめて最終的に火星探査飛行機を設計し, その諸元, 性能, 及びノミナルの展開運動を示し, 確実に空中展開が可能な火星飛行機を提案した.

Research Progress Status

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Dynamic Behaviour of Mars Airplane with Folded-Wing Deployment2014

    • Author(s)
      K. Fujita, T. Motoda, H. Nagai
    • Journal Title

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      Volume: 12 Issue: ists29 Pages: Pk_1-Pk_6

    • DOI

      10.2322/tastj.12.Pk_1

    • NAID

      130004956797

    • ISSN
      1884-0485
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 火星着陸探査技術実証機への搭載を目指した火星飛行機の概念設計2014

    • Author(s)
      藤田昂志, 他
    • Organizer
      第58回宇宙科学連合講演会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール
    • Year and Date
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 火星探査航空機WGにおける空力研究のこれまでの成果と現状2014

    • Author(s)
      永井大樹, 藤田昂志, 他
    • Organizer
      第58回宇宙科学連合講演会
    • Place of Presentation
      長崎ブリックホール
    • Year and Date
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A Parametric Study of the Deployable Wing Airplane for Mars Exploration2014

    • Author(s)
      Koji Fujita
    • Organizer
      29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences
    • Place of Presentation
      Russia, St. Petersburg, Park Inn by Radisson Pribaltiyskaya
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 火星探査航空機の空中翼展開挙動に関する感度解析2014

    • Author(s)
      藤田昂志, 元田敏和, 永井大樹
    • Organizer
      日本航空宇宙学会北部支部2014年講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2014-03-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Analysis for an Aerial Deployment Motion of a Folded-Wine Airplane2014

    • Author(s)
      K. Fujita, T. Motoda, H. Nagai
    • Organizer
      AIAA SciTech2014
    • Place of Presentation
      USA, Maryland, National Harbor
    • Year and Date
      2014-01-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Flow-Coupled Multibody Dynamics Simulation for an Aerial Deployment of a Folded Wing2013

    • Author(s)
      K. Fujita, T. Motoda, H. Nagai
    • Organizer
      The Tenth International Conference on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      Japan, Sendai
    • Year and Date
      2013-11-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Aerial-Wing-Deployment Simulation of the Folded-Wing Airplane with Individual Aerodynamic Characteristics2013

    • Author(s)
      K. Fujita, T. Motoda, H. Nagai
    • Organizer
      The 2013 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
    • Place of Presentation
      Japan, Takamatsu
    • Year and Date
      2013-11-20
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 火星探査飛行機の高々度飛行試験計画(その3)2013

    • Author(s)
      大山聖, 永井大樹, 得竹浩, 竹内伸介, 豊田裕之, 高橋優, 大槻真嗣, 元田敏和, 岡本正人, 安養寺止之, 野々村拓, 鎌田幸男, 藤田昂志, 平栗弘貴, 佐々木岳, 米本浩一, 浅井圭介, 藤井孝蔵, 火星探査航空機ワーキンググループ
    • Organizer
      平成25年度大気球シンポジウム
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2013-11-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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