モーフィング航空機の舵面・全機スケールにおける構造・空力・制御連成解析手法の構築

开发变形飞机控制面和整机尺度的结构、空气动力学和控制耦合分析方法

基本信息

  • 批准号：
    22KJ0892
  • 负责人：
    曽根田 健輔
  • 金额：
    $ 1.09万
  • 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

项目摘要

次世代航空機では、翼形状を滑らかに変化させるモーフィング技術により、航空機の更なる性能向上が期待されている。本研究では、このモーフィング技術を適用した舵面を有する航空機について、舵面・全機の両スケールを考慮した多分野連成解析技術の確立を目的とし、以下の三項目に取り組んだ。（１）舵面スケールでの連成解析：モーフィング翼に関する従来研究は、静的な構造空力連成を考慮した性能評価が主であった。本研究では、モーフィングに伴う変形を考慮できる計算効率に優れた構造空力連成モデルに翼の空力特性に関する制御を導入し、構造・空力・制御連成モデルを構築した。数値解析より、非常に柔軟なモーフィング構造設計を行うと、外乱に対する制御性能が低下することを示した。（２）全機スケールでの連成モデル構築：（１）で構築している構造空力連成モデルと飛行力学モデルを連成させ、航空機全体の剛体飛行運動を考慮した連成問題を取り扱うことができる解析手法を構築した。構築した解析手法は他の解析コードとの比較を通じ、その妥当性を検証した。この解析手法は、モーフィング翼において重要なキャンバー変形を考慮できる点が、従来手法から拡張されている。（３）モーフィング航空機の飛行制御シミュレーション：開発した解析手法に飛行運動に関する制御を組み込み、モーフィング構造の剛性の異なる機体モデルに対し、飛行制御シミュレーションを実施した。モーフィング構造を非常に柔軟な設計とすると、空気力の影響が大きくなり、それに伴う弾性変形の影響から、飛行制御性能が悪化することが示された。一方、適度な剛性を確保することで、この問題を避け、従来舵面の代替として機能することが示された。
Nextgen air machine で は, wing shape を slide ら か に variations change さ せ る モ ー フ ィ ン グ technology に よ り, aviation machine の more な る performance up が expect さ れ て い る. This study で は, こ の モ ー フ ィ ン を グ technology apply し た rudder surface を have す る aviation machine に つ い て, rudder surface, the whole machine の struck ス ケ ー ル を consider し た eset together more analytical technology の establish を purpose と し group, from the following three project に の り ん だ. (1) the rudder surface ス ケ ー ル で の into analytic: モ ー フ ィ ン グ wing に masato す る 従 to study the な structure of は, static aerodynamic connect を consider し た performance evaluation 価 が main で あ っ た. This study で は, モ ー フ ィ ン グ に with う - shaped を consider で き る に optimal computing services rate れ た tectonic aerodynamic connect モ デ ル の に wing aerodynamic characteristics に masato す る suppression を import し, structure, aerodynamic, suppression together モ デ ル を build し た. The numerical analytical よ り, very soft に な モ ー フ ィ ン グ line structure design を う と, outside disorderly に す seaborne る suppression performance low が す る こ と を shown し た. (2) the whole machine ス ケ ー ル で の connect モ デ ル constructs: (1) で build し て い る tectonic aerodynamic connect モ デ ル と flight mechanics モ デ ル を connect さ せ, aviation machine all の を rigid-body flight motion し た connect problem を take り Cha う こ と が で き る parsing technique を build し た. The construction of た analytical techniques <e:1> his <s:1> analysis コ ドと ドと <s:1> comparison を through じ and そ the appropriateness を検 proves た. こ の analytical technique は, モ ー フ ィ ン グ wing に お い て important な キ ャ ン バ ー - shaped を consider で き る some が, 従 gimmick か ら company, zhang さ れ て い る. (3) モ ー フ ィ ン グ air plane is flying の suppression シ ミ ュ レ ー シ ョ ン : open 発 し た parsing technique に flight movement に masato す る suppression を group み 込 み, モ ー フ ィ ン グ の rigid の different structures な る body モ デ ル に し seaborne, flight suppression シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied し た. モ ー フ ィ ン グ tectonic を very な に soft design と す る と, empty 気 の influence が potent き く な り, そ れ に with う impact - shaped の 弾 か ら, flight suppression performance が 悪 change す る こ と が shown さ れ た. Side, moderate な rigid を ensure す る こ と で, こ の problem を け avoidance, 従 to rudder surface の instead of と し て function す る こ と が shown さ れ た.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Coupled aeroelasticity and flight dynamics of active morphing aircraft
主动变形飞机的气动弹性与飞行动力学耦合
  • DOI：
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    K. Soneda;N. Tsushima;T. Yokozeki;T. Imamura
  • 通讯作者：
    T. Imamura
Dynamics of an Aircraft with Corrugated Morphing Control Surfaces
具有波纹变形控制面的飞机动力学
  • DOI：
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Kensuke Soneda;Natsuki Tsushima;Tomohiro Yokozeki
  • 通讯作者：
    Tomohiro Yokozeki
空力弾性と飛行力学の連成によるモーフィング航空機の 縦運動における突風応答解析
气动弹性与飞行动力学耦合的变形飞机纵向运动阵风响应分析
  • DOI：
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    和田祐次郎 ; 山村巽 ; 濱田邦裕 ; 平田法隆;曽根田健輔，津島夏輝
  • 通讯作者：
    曽根田健輔，津島夏輝
Aeroservoelastic characteristics of a corrugated morphing control surface
波纹变形控制面的气动伺服弹性特性
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曽根田 健輔其他文献

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立即体验

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多段多区堆芯可控辐照舱研制及中子辐射损伤基本过程
  • 批准号：
    01890005
  • 财政年份：
    1989
  • 资助金额：
    $ 1.09万
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B).
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