| 研究課題/領域番号 |
19H00800
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
|
|---|
| 研究分担者 |
青野 光 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (10623712)
齋藤 勇士 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50828788)
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
小澤 雄太 東北大学, 工学研究科, 助教 (10898290)
澤田 惠介 東北大学, 工学研究科, 教授 (80226068)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2020年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2019年度: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
|
|---|
| キーワード | 感圧塗料 / 変形計測 / 回転翼 / 羽ばたき翼 / ロコモーション原理 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
羽ばたき翼と回転翼は揚力や推進力を効率的に発生するだけでなく，乱気流のなかでも安定性や操縦性を保持する能力を持っている．運動する翼面の周囲には前縁剥離渦や渦輪などの大規模なはく離渦が存在し，それらと翼面との相互作用で生まれる流体力が外乱に対するロバスト性を生んでいる．本研究では，このような非定常流体力によるロコモーションの流体力学的なメカニズムを明らかにすることを目的とする．そのため，酸素消光性を有する色素分子からなる「感圧塗料」(PSP)と、データ同化を利用した３次元形状変形計測(VDM)を組み合わせることによって，変形する翼面上の非定常圧力分布を画像に捉える計測に世界で初めて挑む．
|
| 研究成果の概要 |
本研究は，運動を伴う翼面の非定常流体力によるロコモーションの空気力学的メカニズムの解明とそのために必要となる実験手法を確立することを目的に実施した．酸素消光性を有する色素分子からなる感圧塗料に寿命計測法とデータ同化を利用した３次元形状変形計測を組み合わせ，変形する翼面上の非定常圧力分布を画像に捉える技術を開発し，回転翼と羽ばたき翼を対象にした評価試験でその有効性を実証した．これらの新手法を用いて，大規模剥離渦と翼面に働く流体力の関係を調べ，運動する翼面が揚力や推力を効率的に生むメカニズムに関する多くの知見を得，理論だけは解決できなかった設計上の諸問題の解決に道を拓いた.
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
運動する翼面の周囲には前縁剥離渦や渦輪などの大規模な剥離渦が存在し，それらと翼面との相互作用で生まれる流体力が外乱に対するロバスト性を生んでいる．回転翼や羽ばたき翼を有する飛行ロボットは社会における様々な分野での利用だけでなく，火星などの大気を有する天体の探査計画への適用が期待されている．様々な大気条件下における安定した飛行を保証するには，大規模剥離渦と翼面に働く流体力の関係を調べる先進的な実験手法の確立が不可欠であり，本研究で得られた技術と知見は，運動を伴う翼面の非定常流体力によるロコモーションの空気力学的メカニズムの解明だけでなく，様々な形態の飛行機械の設計指針の確立に寄与するものである．
|
