| 研究課題/領域番号 |
21K14341
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大塚 啓介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20881189)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 大変形構造 / 流体構造連成 / 空力弾性 / 非線形有限要素法 / 風洞実験 / マルチボディダイナミクス / マルチフィジックス / 衛星航空機 / 次世代航空機 / 大変形構造物 / 衛星航空 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
災害・コロナ禍の影響を受け，通信需要はますます増加しており，低高度を数年継続飛行することで空の基地局となる衛星航空機の実用化が期待されている．極軽量柔軟な衛星航空機は従来航空機にはありえない大変形が生じるので従来の線形解析法が通用しない．
本研究ではこの大変形に伴う非線形性を数式上の任意の位置に移動できる【非線形移動型モデリング法】を構築し，衛星航空機の高効率な解析を可能とする．
提案手法による解析性能を東北大学・流体科学研究所の大型風洞装置を用いた実験で実証する．
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| 研究成果の概要 |
災害・コロナ禍の影響を受け，通信需要はますます増加しており，低高度を数カ月継続飛行することで空の基地局となる衛星航空機の実用化が期待されている．従来航空機と異なり，極軽量柔軟な衛星航空機は静的大変形形状によって周波数特性・動特性が激変する．衛星航空機の早期実現には大変形を考慮した数値モデル（非線形運動方程式）による静解析・周波数解析・動解析という一連の解析が必要になる．非線形性を運動方程式の任意の項に移動させ，静解析・周波数解析・動解析いずれに対しても容易に適用でき，高い解析性能を発揮する【非線形移動型モデリング法】の構築し，その実験実証を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年は旅客機などの翼も細長化・大変形化が進行しているため，提案した解析手法は無人機のみならず，将来の有人機にも有効であり，今後の航空工学分野に大きく貢献する意義がある．
高出力発電のための風車ブレードの長大化や炉心探査するためのロボットアームの長尺化が進んでおり，多様な分野で大変形細長構造物の実用化が望まれている．これら異分野の構造物に対しても有効な提案手法は自然エネルギ・防災などの分野でも必要とされる社会的意義がある．
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