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2021 年度 研究成果報告書

誘電エラストマ型柔軟膜翼の能動的形状制御による空力性能向上

研究課題

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研究課題/領域番号 19K15203
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関東北大学

研究代表者

藤田 昂志  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80774471)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードモーフィング / 低レイノルズ数 / アクチュエータ / 空力 / 高電圧
研究成果の概要

本研究は誘電エラストマアクチュエータというデバイスを用い,膜状の薄翼の形状を変化させて空力特性を制御することを目指している.誘電エラストマアクチュエータは,エラストマ膜の表面に柔軟電極を設けた構造をしており,数kVの高電圧を印加することで電極同士が引き合い,面積や張力を変化させることができる.
本研究では初めに基礎特性として,膜厚や予ひずみや印加電圧によってアクチュエータがどう変形するかを明らかにした.その後,アクチュエータを翼模型に適用して風洞試験を実施し,電圧印加によってキャンバを変化させ揚力係数を変化させられることを示した.また,その際の3次元変形をステレオカメラにより明らかにした.

自由記述の分野

流体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

柔軟膜翼は自然界ではコウモリなどが有しており,従来の剛な翼にはない様々な利点があることが知られている.しかし,膜の変形挙動を制御することが難しいことがこれまで課題とされてきた.
本研究では,近年新たに開発された,誘電エラストマアクチュエータという新しいアクチュエータ構造を用いることで,膜自体を直接変形させ,これにより今までにない能動的な柔軟膜翼制御を実現することを試みた.本研究では,実現の基礎となる種々の知見を獲得した.これらを応用することで将来的に,現在の剛な航空機とは一線を画するコウモリのような柔軟かつ高性能な航空機を生み出すことができると期待される.

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公開日: 2023-01-30  

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