飛行機による新たな火星探査手法の提案

本年度は, 空中展開運動及び惑星探査航空機の概念設計のまとめを実施した.空中展開運動に関しては, はじめに開発した空中展開運動シミュレーションの妥当性検証試験を実施した. これによりシミュレーションが飛行機の空中展開運動を十分な精度で再現できていることを確認した. 最後にこのシミュレーションを用いて, 安全かつ確実に空中で展開が可能な展開機構の設計条件を, ロバスト最適化の手法で明らかにした. これにより, 必要な展開機構によるトルクが従来の半分の値の方がロバスト性が高いことが明らかになり, ロバスト性の向上とトルク低減による軽量化の両方を達成した.惑星探査航空機の概念設計では, 空中展開運動シミュレーションにより得られた展開機構の設計法を取り込むことで概念設計法のさらなる高精度化を図った. さらに, 設計条件のパラメトリックスタディを実施した. これにより, 従来設計入力変数として考えられていた設計変数のいくつかが, 単に最大化あるいは最小化すれば良く, 設計入力変数から除外できることを明らかにした. これにより設計入力変数が大幅に減って解析が容易となると共に, より高性能な機体を設計できるようになった. このように, 従来は不可能だった低Re数航空機や展開機構付航空機に対しても概念設計が可能となり, 概念設計法の適用可能範囲を大幅に拡張することができた. 本研究によって低Re数航空機という新分野の開拓を促進され, 航空機産業を一層大きな産業へと発展させることが可能となった.これらの成果をまとめて最終的に火星探査飛行機を設計し, その諸元, 性能, 及びノミナルの展開運動を示し, 確実に空中展開が可能な火星飛行機を提案した.

本年度は, 空中展開運動及び惑星探査航空機の概念設計のまとめを実施した.空中展開運動に関しては, はじめに開発した空中展開運動シミュレーションの妥当性検証試験を実施した. これによりシミュレーションが飛行機の空中展開運動を十分な精度で再現できていることを確認した. 最後にこのシミュレーションを用いて, 安全かつ確実に空中で展開が可能な展開機構の設計条件を, ロバスト最適化の手法で明らかにした. これにより, 必要な展開機構によるトルクが従来の半分の値の方がロバスト性が高いことが明らかになり, ロバスト性の向上とトルク低減による軽量化の両方を達成した.惑星探査航空機の概念設計では, 空中展開運動シミュレーションにより得られた展開機構の設計法を取り込むことで概念設計法のさらなる高精度化を図った. さらに, 設計条件のパラメトリックスタディを実施した. これにより, 従来設計入力変数として考えられていた設計変数のいくつかが, 単に最大化あるいは最小化すれば良く, 設計入力変数から除外できることを明らかにした. これにより設計入力変数が大幅に減って解析が容易となると共に, より高性能な機体を設計できるようになった. このように, 従来は不可能だった低Re数航空機や展開機構付航空機に対しても概念設計が可能となり, 概念設計法の適用可能範囲を大幅に拡張することができた. 本研究によって低Re数航空機という新分野の開拓を促進され, 航空機産業を一層大きな産業へと発展させることが可能となった.これらの成果をまとめて最終的に火星探査飛行機を設計し, その諸元, 性能, 及びノミナルの展開運動を示し, 確実に空中展開が可能な火星飛行機を提案した.