2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research on automatic vertical landing method using the flat spin of a fix-wing UAV
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20H02356
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
東野 伸一郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (40243901)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | フラットスピン / UAV / 垂直着陸 / 自動着陸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
如何にしてフラットスピンに入った後の固定翼UAVの降下速度や経路を制御して，ピンポイントに所望の地点に安全に着陸させるのか，という課題についての研究を昨年に引き続き実施した．これをすべて飛行実験によって進めることは効率的ではないため，フラットスピンのシミュレータによって研究を進めるため，特に空力モデルの同定をフラットスピン実験データから実施することに注力した．飛行実験において，機体姿勢がほぼ水平のまま回転しながら鉛直下方に落下するフラットスピン中の降下対気速度や迎角・横滑り角を測定することは容易ではないため，昨年度，RADS(Retractable Air Data Sensor)と呼ぶ装置を開発し，定常降下中(単純降下モード)の対気速度，迎角，横滑り角を測定することが可能となったため，今年度は，単純降下モードだけでなく，フラットスピン中に周期的にピッチ角を大きく変動させ，鳥の羽ばたきのように非定常揚力の水平分力によって水平方向に移動する「水平移動モード」時のフラットスピン降下中の対気速度および迎角・横滑り角を測定することに成功し，空力モデルの同定が可能となった．コロナによる県境をまたいだ移動制限等により，あまり十分な数の実験を行うことができなかったため，まだ空気力モデルの妥当性を確認するための十分な数の飛行データ取得ができていない．今後はより多くの飛行データを収集し，空力モデルの妥当性を確認しつつ，制御則の設計とシミュレーション上での完全自動着陸を経て，実際の飛行試験による完全自動着陸の実現を目指す．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
シミュレータの空力モデルを飛行試験結果から推定して構築する必要があるが，コロナ禍のため，県境を越える移動がたびたび制限されたため，飛行実験を実施することが困難となり，計画よりもやや遅れている．しかしながら，フラットスピン降下中の対気速度および迎角・横滑りを測定するためのRADS(Retractable Air Data Sensor)システムの開発に成功し，まだ数は少ないながらもフラットスピン中の対気速度および迎角・横滑り角を運動データとともに取得することに成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，飛行実験データのデータ数を増やし，フラットスピンの単純降下モードおよび水平移動モードの空力モデルの精度を高めることを目指し，得られたシミュレータによってピンポイントで垂直着陸できる制御則の開発を行う．
また，フラットスピン中の降下速度をより低減させ，着地時のショックを減少させるために，空力デバイスによる降下速度低減を目指し，効果的な利用法についての研究を進める．
フラットスピン中のスピン速度の変化に及ぼす要因として，これまでわかっていたパラメータに加え，新たな別の要因があることが，この2年間の研究で明らかになったため，その影響についてもパラメトリックスタディを行い，現象の解明を行う．また，うまく制御することによって，フラットスピンだけではなく，ホバリングに近い状態で降下させられる可能性もあるため，ホバリングによる垂直着陸の可能性も視野に入れながら，研究を進め，最終的に完全自動着陸のデモンストレーションを行う．得られた結果については学術雑誌等に発表する．．
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