Morphing of flexible membrane wing using dielectric elastomer actuator/sensor

使用介电弹性体致动器/传感器实现柔性膜翼的变形

• 批准号: 22K14417
• 负责人: 藤田 昂志
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14417/
• 关键词: アクチュエータ; センサ; 高電圧; 空力; 空力制御デバイス; モーフィング

本研究は，外部環境をセンシングし最適な形状にモーフィングする柔軟膜翼の実現を目指す．本研究は，実現の鍵となるDEAによる柔軟膜形状のセンシング技術及び形状制御技術を構築・実証する．本研究により柔軟膜形状を自在に操ることで，将来的に図1に示すような，高空力特性・高制御性・高収納性のコウモリのような小型無人航空機の実現につなげる．このような特性の航空機は，地球での利用だけでなく火星探査飛行機としても有用である．本研究は，従来の剛体的な飛行機像を覆し，生物的な柔軟な飛行機の世界へと変革させる可能性を持ち，大きな波及効果が見込まれる．今年度は研究の1年目の活動として，主に実験環境の整備や，先行研究の再現実験，基礎データの取得などを実施した．また，誘電エラストマアクチュエータを翼に適用し，風洞試験を行った．ここでは，アクチュエータを駆動させながらその時の空気力や変形状態や流れ場を観察した．変形状態の計測には，ステレオ視の原理を利用したデジタル画像相関法を用いた．これにより，時々刻々の膜の変形状態を計測することができた．これらの活動を通して最終的に，本研究は従来のモーフィング技術では不可能だった「厚みがなく柔軟な膜翼」のモーフィングに挑む．一般的な厚翼のモーフィングでは，例えば翼内部をコルゲート構造にして変形させる研究等がある．しかし膜翼は翼に厚みがないため，そういった手法は適用できない．一方，薄翼のモーフィングでは，ピエゾ素子等の伸縮アクチュエータを薄板表面に貼って板をたわませる研究があるが，この手法も柔軟膜では機能しない．このように，これまでの翼モーフィング技術は柔軟膜翼には適用できない．対して本研究では，DEAを用いることで柔軟膜翼に対する独自の能動的モーフィング技術を提供する．

This study aims to provide guidance for the realization of flexible membrane wings under the optimal shape of the membrane. In this study, we aim to construct and demonstrate the key technologies and shape control technologies for the flexible membrane. This study is aimed at the realization of small unmanned aerial vehicles with high altitude force characteristics, high resistance and high receptivity. The characteristics of the aircraft are different from those of the Earth. This study is aimed at exploring the possibility of a change in the world of rigid and flexible aircraft, as well as the possibility of a change in the world of flexible aircraft. This year's research activities for the first year, mainly environmental preparation, advanced research and reproduction, basic research and acquisition, implementation. The wind tunnel The air force and the flow field are observed. The principle of shape measurement is used in the image correlation method. The membrane shape is measured at the moment. This study aims to explore the possibility of "thick and soft membrane wings" and "soft membrane wings." General thick wing structure, for example, wing internal structure, etc.しかし膜翼は翼に厚みがないため，そういった手法は适用できない. A thin wing, thin wing. The technology of soft film wing is applicable to the application of film wing. In this study, we provide a flexible membrane for the application of DEA.