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

使用等离子体执行器对坚固的无人机进行时空主动控制

• 批准号: 18J11195
• 负责人: 佐藤 慎太郎
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11195/
• 关键词: 気流制御; 大気圧放電

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。

This year, compared with last year's proposal, the implementation of unmanned aerial vehicle equipment is based on the principle of high concentration, high voltage of 1500 V, and visualization of induced flow field in static environment. Flow field Particle Image Velocimetry measurement The DC voltage is reduced to zero and the steady wall jet is confirmed. The first stage of the formation of the wall jet is confirmed by the downstream acceleration. Special, 8-segment head and head. As a result, miniaturization and multiplexing of the elements are greatly reduced in voltage and performance. For example, the MOSFET IGBT can be controlled independently when the power voltage is low. For example, the MOSFET IGBT can be controlled independently when the power voltage is low. As a result, the degree of freedom of gas flow control is greatly increased, and the degree of precision of gas flow control is greatly increased. The future problem is to improve the application of micromachining technology, reduce the voltage and improve the performance of micromachining elements. The results of this study are as follows: 1. The application of electric power is possible; 2. The application of electric power is possible; 3.

项目成果

Proposal of a Plasma Actuator for Enhanced Electrohydrodynamic Force Generation Toward Low-voltage Operation

用于增强电流体动力产生以实现低压操作的等离子体致动器的提案

• 发表时间: 2019
• 期刊: Proceedings of 32nd International Symposium of Space Technology and Science
• 作者: S. Sato;M. Takahashi;and N. Ohnishi
• 通讯作者: and N. Ohnishi

低電圧で作動するプラズマアクチュエータの開発と誘起流速評価

低电压等离子体致动器的开发及感应流速的评估

• 发表时间: 2019
• 作者: 佐藤 慎太郎;小澤 雄太;小室 淳史;野々村 拓;浅井 圭介; 大西 直文
• 通讯作者: 大西 直文

ナノ秒パルス電圧を用いたプラズマアクチュエータの放電・誘起流れの数値解析

使用纳秒脉冲电压对等离子体致动器中的放电和感应流进行数值分析

• 发表时间: 2018
• 作者: 佐藤慎太郎;高橋聖幸;大西直文
• 通讯作者: 大西直文

Computational Study of Discharge Process in Plasma Actuator for Enhanced Electrohydrodynamic Force Generation toward Low-Voltage Operation

等离子体致动器放电过程的计算研究，以增强电流体动力的产生，实现低压操作

• 发表时间: 2020
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
• 作者: SATO shintaro;FURUKAWA Haruki;TAKAHASHI Masayuki;OHNISHI Naofumi
• 通讯作者: OHNISHI Naofumi

プラズマアクチュエータの高集積化・低電圧化に向けた研究

等离子体执行器高集成度、低电压化研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Yawen Xue;Yasuhiro Hamada and Masato Akagi;佐藤慎太郎
• 通讯作者: 佐藤慎太郎