特定方向に大きく曲げねじり変形する翼構造の提案とその性能評価

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01535
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分24010:航空宇宙工学関連
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 池田 忠繁 中部大学, 理工学部, 教授 (40273271)
• 研究分担者: 横関 智弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50399549) ; 小木曽 望 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70295715) ; 田中 宏明 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (90532002)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: モーフィング翼 / 複合材料 / コルゲート構造 / 最適化

研究成果の概要

「空飛ぶクルマ」の低燃費、低騒音化を目指して、非常に短距離で離着陸ができるように、連続的に曲げねじりを伴い特定方向に大変形する翼に関する研究を実施した。まず、基本構造を提案し、その構造に生ずる静的、動的現象を理論的および実験的に明らかにした。また、非線形変形の効果を取り入れた設計法を開発し、大変形する翼設計に適用し、その効果を明らかにした。最後に、提案した翼構造を有する小型無人機を製作し、風洞実験および実飛行試験を実施し、飛行可能性、操縦可能性を実証した。

自由記述の分野

航空宇宙工学関連

研究成果の学術的意義や社会的意義

特定方向に大変形する基本構造として、コルゲート構造、格子構造、セル構造、部分補強複合材構造について、それらの変形挙動を体系的に調査した。また、静的・動的特性を考慮した多目的最適化設計法、および、大変形を扱える非線形最適化設計法を提案し、その効果を実証した。
このような構造や設計法は、複雑なリンク機構を持たず、少ないアクチュエータ数で複雑な変形を可能とする新しい発想の構造であり、「空飛ぶクルマ」の可変翼のみならず、風車やポンプなどの回転機械のブレードやロボットアームなどの可変構造の設計の概念を変えるものとなり得る。