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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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0892/
关键词：
モーフィング多分野連成空力弾性飛行制御

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。

The next generation of aircraft, wing shape change, technology change, aircraft performance change This study is aimed at establishing a multi-field analysis technique for aircraft control surfaces and aircraft control surfaces. The following three items are selected. (1) Control surface connection analysis: To study the static and static structural air force connection, consider the main performance evaluation In this study, the structure, air-force and control of aerodynamic characteristics of wings are introduced and constructed according to the calculation efficiency of aerodynamic characteristics. Number of analysis, very soft structure design, external control performance is low (2) Construction of the whole aircraft structure: (1) Construction of the structural air force connection, flight mechanics connection, aircraft rigid body flight movement consideration, connection problem, analysis method construction Construction of analytical methods to analyze the differences between the two methods of comparison, the correctness of the test The analysis method is to consider the important changes in the form of points and methods. (3) The flight control system of the aircraft: the development analysis method, the flight movement control system, the stiffness of the aircraft structure, and the implementation of the flight control system. The structure of the aircraft is very flexible. The influence of air force is very large. The influence of air force is very small. The flight control performance is very small. To ensure proper rigidity, avoid problems, and replace the steering surface.