複数の小型有翼機の連結からなる複合型有翼探査機WITCHシステム

由多个小型翼飞行器组合而成的复合翼探测飞行器WITCH系统

• 批准号: 22KJ0576
• 负责人: 末永 陽一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0576/
• 关键词: 空力構造連成計算; 火星探査; 流体力学; 航空機設計; 渦格子法

翼端連結航空機（WITCH形式航空機）の機体の空力構造連成計算において多数機の連結の定常飛行時及び、格納状態からの展開飛行に関して、空力計算手法の近似や数式を見直し、従来に比べてより幅広い条件での翼の振動や姿勢について計算可能な様にコードを改良。また、pythonで書かれたコードの高速化を実施し従来の数十倍から数百倍高速化した。また改良したコードで異なる飛行姿勢や翼端連結の設計が安定性に与える影響についてのパラメトリックスタディを実施した。上記数値計算結果と比較検証を行うため、柏キャンパスの小型低速風洞にて高速度カメラによる画像解析を主とする計測装置のセットアップ及び実験模型の製作を行った。これにより非常に小さく軽量なWITCH形式航空機の風洞模型でも、安定性に関するデータの取得を可能とした。現在取得したデータの解析中、またより詳細な風洞実験を行えるようセットアップや模型の改良を実施中である。また、民間企業と共同研究契約を下半期に結び、福島ロボットテストフィールドにて無線操縦無人機を使用した飛行実験を3回に渡って実施し、飛行データや各種ノウハウを取得した。具体的に連結飛行時に要求されるトリムや機体の重量バランス、連結部のヒンジに構造的に要求されることや、無線操縦の無人機を用いた飛行実験を行うこと自体に必要な法的手続き、製作技術、運用ノウハウ等である。共同研究は2023年度も継続が決定しており、2022年度に確立した実験プラットフォームを用いてより詳細なデータ取得を行う予定である。

在翼尖连体飞机（WITCH型飞机）机身气动结构相互作用计算中，回顾了多连体飞机稳定飞行和收起状态展开飞行的气动计算方法的近似值和公式，与过去相比，该代码得到了改进，能够在更广泛的条件下计算机翼振动和姿态。此外，用Python编写的代码也得到了加速，比以前快了几十到几百倍。还使用改进的代码进行了参数研究，以检查不同飞行姿态和翼尖连接设计对稳定性的影响。为了与上述数值计算结果进行对比验证，我们设置了以高速相机图像分析为主的测量设备，并在柏校区的小型低速风洞中制作了实验模型。这使得甚至可以从极小且轻量的 WITCH 型飞机的风洞模型中获得稳定性数据。我们目前正在分析获得的数据并改进设置和模型，以便进行更详细的风洞实验。此外，我们在下半年与一家私营公司签订了联合研究协议，并在福岛机器人试验场使用无线电遥控无人机进行了三次飞行实验，获取了飞行数据和各种技术。具体来说，联合飞行所需的纵倾和重量平衡、联合铰链的结构要求以及利用无线电遥控无人机进行飞行实验所需的法律程序、制造技术、操作技巧等。确定联合研究将在2023年继续进行，并利用2022年建立的实验平台获得更详细的数据。

项目成果

多数翼端連結型長スパン航空機の空力特性と風洞実験

多翼尖连体大翼展飞机气动特性及风洞实验

• 发表时间: 2021
• 作者: 末永陽一;鈴木宏二郎;末永陽一
• 通讯作者: 末永陽一

連結型飛行体技術と展開エアロシェル技術による新しい大気圏突入システムについて

关于使用铰接式车辆技术和可展开航空壳技术的新型大气进入系统

• 发表时间: 2021
• 作者: 末永陽一;鈴木宏二郎;末永陽一;末永陽一
• 通讯作者: 末永陽一

火星探査用の多数連結航空機 Wing-Tip-Chained Airplanesの翼形状の影響について

机翼形状对翼尖链式火星探测飞机的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 末永陽一;鈴木宏二郎
• 通讯作者: 鈴木宏二郎