| 研究課題/領域番号 |
26420809
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岡井 敬一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00358516)
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| 研究分担者 |
渡辺 紀徳 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10201211)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電動推進 / 航空機分散推進系 / 外周同モータ / 構造解析 / 流体解析 / 動翼部の電磁場下の効果 / 翼変形 / 固有振動モード |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、将来航空推進用外周駆動モータで駆動されるファンの課題として、ファン動翼部の流体・構造・電磁的側面での設計制約に着目し、評価を行っている。
26年度の初期解析結果に基づき、流体的側面の設計制約と、構造の面での設計制約の干渉・連成効果を見出すことを27年度に重点的に行った。当初の見通しでは強い連成領域を持つことが期待されていたが、評価の対象とした形態では、構造面での制約が大きく、またその制約要件は空力的制約要件と強く干渉しないことが明らかとなった。したがって、27年度には、外周駆動化による流体力学的影響と構造的影響を独立に設計パラメタを大きく変化させたうえで評価した。対象とした原型ファンは、JAXAのクリーンエンジンプロジェクトにおいて開発された直径50cmファンである。チップクリアランスなしの2ケースではチップ側境界付近で流れの特性の顕著な違いが現れた。圧力比・効率面双方で翼端部にフレットを付けた効果が示され、外周シュラウド設置時の効果が明らかとなった。構造解析においては、動翼部と干渉しない外側殻厚さ、フィレット径を変化させた解析を実施した。必要な最小厚さ等の情報が得られた。
これらの解析と評価を通じて、研究開始期初には計画していなかった事項として、外周駆動力発生時の磁場が動翼回転する翼の電導度異方性の影響評価がある。回転時に外角部磁場発生個所からの影響を大きく受ける可能性があるなど、の情報を得た。最終年度に向けて、こうした制約条件も踏まえた解析をまとめていく。
以上の取組の結果、ベースラインからの比較評価を通じて、実大ファン用モータの外周駆動化において流体力学的・構造力学的設計制約が明らかとなった。こうした情報は、電動ファンを持てる推進系の機体統制における搭載要件等の基本的な設計要件を与える資料として参照されることが期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
・当初計画では、空力・構造連成評価を行う予定であったが、両者の干渉・連成効果が小さいことが明らかとなった。それぞれの視点での設計制約を明らかにするため、実績のあるJAXAクリーンエンジンプロジェクトで開発されたファン形状を原型とし、空力・構造それぞれの面での設計制約とそのメカニズムを明らかにする解析を行い、設計指針となるべくまとめた。
・また、当初の計画にはなかった動翼部の電磁場中で受ける力・運動が重要であることが明らかとなり、電磁場解析を実施し初期結果を得た。
・さらに、最終年度実施する振動抑制効果の検証に向けて、簡易解析によって、実施模型の規模に関するめど付けを得たため。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画に従い進めていく。
特に、振動条件下の振動抑制機構の提案と実験実証に注力し、これまで行ってきた解析評価と合わせてまとめていく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
・計算手法に対する当初計画からの変更があったため、スーパーコンピュータ使用料が減少した。計算作業補助者が、謝金支払い対象者とならなかったため、その点の利用額が減少した。予定した作業は計画通り進捗している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
・引き続き行われる計算の作業に重点的に充てるとともに、実験実証で必要な部材等購入費用に充てる。
・以上によって、当初計画した研究内容を実施することが出来ると考える。
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