無人航空機のロバスト化に向けたプラズマアクチュエータによる流れの時空間的能動制御

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プラズマアクチュエータの無人航空機への実装を目的として、本年度は昨年度に提案した手法に基づき、８つのプラズマアクチュエータ素子を組み合わせた高集積プラズマアクチュエータを作成し、1500 V の印加電圧で放電を発生させ、静止気体中における誘起流れ場の可視化実験を行った。流れ場は Particle Image Velocimetry 計測によって可視化を行った。DC 電圧に繰り返しパルスを重畳することによって放電が発生し、各アクチュエータ素子からそれぞれ出発渦が形成され、その後定常的な壁面噴流が得られることを確認した。さらに、１段目から形成された壁面噴流が下流に向かうにつれて加速され続ける様子を確認することができた。特に、８段目のアクチュエータ素子での放電によって単一素子に 10 kV 以上の電圧を印加した場合と同程度の速度まで壁面噴流を加速できることが分かった。以上の結果より、アクチュエータ素子を小型化・複列化することで従来手法よりも大幅に低い電圧でプラズマアクチュエータの性能を向上できることが分かった。また、駆動電圧を低減したことで、各アクチュエータ素子のオン・オフを MOSFET や IGBT を用いて独立に制御することが可能になり, プラズマアクチュエータを用いた時空間的能動制御デバイスを構築することができる。その結果、気流制御の自由度が大幅に増え、従来よりも精緻な気流制御が可能になると期待される。今後の課題としては、微細加工技術を用いた更なる駆動電圧の低減や、アクチュエータ素子の性能向上が挙げられる。本研究で得られた成果によってプラズマアクチュエータを実用的な電圧で駆動することが可能になり、実用化に向けて大きく進展したと言える。