多層構造化した内部構造を有するモーフィングフラップのトポロジー最適設計

2022.11.07 By 大阪府立大学 大学院 工学研究科 教授 小木曽 望

情報

背景と狙い

翼後縁側を折れ曲げる従来のフラップよりも空力性能を大幅に向上させるために,翼断面を曲げるモーフィングフラップが提案されている.そのようなモーフィング変形を実現する内部機構の形態を設計する方法を確立することが本研究の目的である.

研究の概要

モーフィングフラップを実現するために,翼内部にその変形を実現するための機構が必要である.本研究では,主翼内部構造のリブをその機構として用い,材料の柔軟性を積極的に活用するコンプライアント機構を採用する.そして,そのリブの最適形態を求めるために,「トポロジー最適設計法」を採用する.さらに,変形状態を満足する機構形態を実現するために,そのリブを多層構造化する新たな方式を提案し,数値計算例を通して,その有効性を示している.

研究の特徴

・トポロジー最適設計によるコンプライアント機構の創出設計法をモーフィングフラップへ応用.

    • ・リブを多層構造化することで,モーフィング変形を実現する最適内部構造を実現.
    • ・そのための設計問題のモデル化・定式化を提案.

 

研究の適用分野

  • ・航空機フライトコントロールシステムに関連する分野
  • ・従来の機構に代わる一体化構造で実現できるコンプライアント機構に興味のある分野
  • ・新たな高機能構造を必要としている分野

研究の内容

モーフィング翼を実現するための内部構造を「多層リブ」で実現する

連成変形解析

  • 各層は翼表皮で変形が同一になるけれど,それ以外は自由に変形できるように,連成解析法として定式化.
  • 単層リブと同じ二次元モデルでの変形解析を実現.
最適設計問題

  • リブに用いる材料の体積制約のもとで,翼表皮の変形形状と理想変形形状とのRMS誤差を最小化する問題として,定式化.
  • レベルセット法に基づくトポロジー最適設計法を適用

 

 

問い合わせ・詳細資料閲覧

特許情報詳細や資料のダウンロード等については無料会員登録後に閲覧していただけます。

本研究に関するご質問や、話を聞いてみたいなどご興味をお持ちになりましたら、是非お気軽に以下のフォームにお問い合わせください。