飛行機による新たな火星探査手法の提案

提出利用飞机探索火星的新方法

基本信息

批准号：
13J04187
负责人：
藤田昂志
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至 2014
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は, 空中展開運動及び惑星探査航空機の概念設計のまとめを実施した.空中展開運動に関しては, はじめに開発した空中展開運動シミュレーションの妥当性検証試験を実施した. これによりシミュレーションが飛行機の空中展開運動を十分な精度で再現できていることを確認した. 最後にこのシミュレーションを用いて, 安全かつ確実に空中で展開が可能な展開機構の設計条件を, ロバスト最適化の手法で明らかにした. これにより, 必要な展開機構によるトルクが従来の半分の値の方がロバスト性が高いことが明らかになり, ロバスト性の向上とトルク低減による軽量化の両方を達成した.惑星探査航空機の概念設計では, 空中展開運動シミュレーションにより得られた展開機構の設計法を取り込むことで概念設計法のさらなる高精度化を図った. さらに, 設計条件のパラメトリックスタディを実施した. これにより, 従来設計入力変数として考えられていた設計変数のいくつかが, 単に最大化あるいは最小化すれば良く, 設計入力変数から除外できることを明らかにした. これにより設計入力変数が大幅に減って解析が容易となると共に, より高性能な機体を設計できるようになった. このように, 従来は不可能だった低Re数航空機や展開機構付航空機に対しても概念設計が可能となり, 概念設計法の適用可能範囲を大幅に拡張することができた. 本研究によって低Re数航空機という新分野の開拓を促進され, 航空機産業を一層大きな産業へと発展させることが可能となった.これらの成果をまとめて最終的に火星探査飛行機を設計し, その諸元, 性能, 及びノミナルの展開運動を示し, 確実に空中展開が可能な火星飛行機を提案した.

今年，我们总结了空中部署运动和行星勘探飞机的概念设计。关于空中部署运动，我们对第一个开发的空中部署运动模拟进行了有效性验证测试。这证实了模拟可以以足够的精度重现飞机的空中部署运动。最后，使用此仿真，我们揭示了可以使用强大的优化方法安全可靠地部署在空中的部署机制的设计条件。这表明部署机制所需的扭矩高于先前的值，并且通过减少扭矩提高了鲁棒性和减轻重量。在行星勘探飞机的概念设计中，我们结合了通过空中部署运动模拟获得的部署机制的设计方法，以进一步提高概念设计方法的准确性。此外，我们已经对设计条件进行了参数研究。这使我们能够实现更准确的设计方法。据透露，以前被视为设计输入变量的一些设计变量可以简单地最大化或最小化，并且可以从设计输入变量中排除。这大大减少了设计输入变量的数量，使分析变得更加容易，并允许设计高性能飞机。这样，对于具有部署机制的低重量飞机和飞机来说，可以进行概念设计，这些飞机以前是不可能的，并且可以大大扩展概念设计方法的范围。这项研究促进了一个新的低重点飞机的新领域的发展，使得将飞机行业发展为更大的行业成为可能。这些结果总结了这些结果，并最终设计了火星勘探平面，显示其规格，性能和名义开发运动，并提出了可以可靠地部署在空中的火星平面。