Study on a High-Stratospheric Flight System Using an Inflatable Delta-Wing UAV
| Project/Area Number |
22K18860
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
東野 伸一郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (40243901)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | UAV / 高高度飛行 / インフレータブル翼 / モーフィング / インフレータブル構造 |
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| Outline of Research at the Start |
提案手法の実現のために，展開前には，ビーチマットのように小さく畳んでおいたものを，展開型救命胴衣等に使用されている小型のCO2カートリッジを利用して展開することを基本とした展開型UAVの開発を行う．機体構造としては，ペイロードを翼端や翼のスパン方向に適切に配置したスパンローダー方式とすることによって，マッハ数に応じた安定飛行のために必要な最適形状を，GAやタグチメソッドなどの最適化手法を利用して探索し，風洞試験やシミュレーションによる検討，飛行試験による評価によって実現を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は，飛行中に展開可能な翼構造，すなわち，一般的な翼構造において複数の木製のリブを通る複数のスパーの代わりにインフレータブルチューブを利用し，ポリエステル製の外皮を貼る方法による翼の試作を行い，展開翼構造の基本的な製作方法を確立した．この方法においては，薄いポリエチレンフィルムの溶着によってガスを貯えるためのチューブ状の袋の外側にポリエステル製の袋を被せる二重構造としているが，ほぼ瞬時に終了するCO2ガスカートリッジからのガス充填時に，インフレータブルチューブが破裂することが無いよう，ポリエステル製外皮サイズの適切な大きさを決めるなどの改良を行った．しかしながらインフレータブルチューブそのものをスパーとする方式では，翼として使用した場合の揚力等による曲げモーメントに弱く，十分な強度が得られないことが分かった．そこで，折りたたんだペーパーハニカムにインフレータブルチューブを通し，チューブを膨張させることによってペーパーハニカムを開き，翼平面形を生成する方式を試み，かなりの強度を持たせることが可能であることが分かった．
高高度から滑空帰還するための機体外形パラメータの最適化にひきつづき取り組み，高高度における高速飛行，特に滑空開始直後のダイブ～引き起こし部分において必要となる高亜音速型の機体外形パラメータの最適化と，その後高度12km程度まで滑空した後，展開構造の外翼を展開した後の帰還可能性が最も高くなるよう，ロバスト性を考慮しつつ外翼部分の形状最適化を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
インフレータブルチューブをスパーとする方式では翼に働く揚力等による曲げモーメントに対して十分な強度がないことがわかり，さまざまな方法を試みた結果，ペーパーハニカムによってかなりの強度を得ることが出来ることが分かったが，その問題解決に時間を要したためである．
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| Strategy for Future Research Activity |
折りたたんだペーパーハニカムにインフレータブルチューブを通し，チューブを膨張させることによってペーパーハニカムを開き，翼平面形を生成する方式を試み，かなりの強度を持たせることが可能であることが分かった．今後はその強度についてペーパーハニカムのハニカムサイズと強度の関係等について具体的な計測を行うとともに，翼としての空力特性について風洞試験を用いて計測する．また，試作した翼と，既存の機体との組み合わせを考えることによって，飛行中に展開・飛行可能な状態を確立し，低高度での飛行試験によってその特性を計測するとともに実応用の可能性について検討を行う．
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
