ポスト「京」で重点的に取り組むべき社会的・科学的課題に関するアプリケーション開発・研究開発 近未来型ものづくりを先導する 革新的設計・製造プロセスの開発

サブ課題D

航空機の設計・運用革新を実現するコア技術の研究開発

サブ課題責任者 高木 亮治
宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 准教授

概要

航空機の設計および運用における重要な課題を解決し、格段の効率化、高性能化、安全性向上を実現するコア技術を確立する。実機飛行試験など、開発の下流段階でしか評価できない設計課題の評価を設計初期段階で評価可能とする技術の開発、失速特性の高精度予測の実現、非線形飛行力学の導入による航空機の飛行制御技術の抜本的な改善、高度なシミュレーションの活用による高度運航制御モデルの開発などを行う。

取組内容

高速・高精度な数値シミュレーション技術を開発し、航空機の離着時の機体設計に活用するとともに、開発したプログラムを用いて新しい飛行力学モデルや高度運航制御モデルを開発する。

①離着陸時および実機詳細形状に対応した高速・高精度乱流解析技術の開発

流体現象の本質をとらえる準第一原理的手法、実機フライト環境を忠実に再現できる手法、これらの解析を高速に実施する技術を開発する。具体的には直交等間隔構造格子法をベースに高精度圧縮性解法、壁面形状モデル、LES壁面モデルを開発する。

②飛行安全性の向上に必要な非線形飛行力学モデルによる飛行制御

失速や乱気流など緊急時の飛行状況の高精度予測に必要な、高度非線形飛行力学モデルおよび高精度空力DBの構築を行い、非線形飛行力学モデルに基づく航空機飛行制御基盤技術を開発する。

③高度運航制御モデルの開発

離発着制限の一因である横風やダウンバーストなど急激な気象変動による飛行特性の変化や大型機の翼端渦によるダウンウオッシュなどの高精度予測技術、空港近傍の航路を対象とした運航シミュレーションに最適化手法を導入することで輸送能力を向上させる新しい運航制御技術などを開発する。

期待される効果

開発するソフトウェア

高速高精度圧縮性乱流解析プログラム

期待される成果

これまで解析できなかった離着陸時などにおける飛行状態を高精度に予測可能とすることで、従来の方法では困難であった精緻な機体設計やより安全な運航が可能となる。