火星大気環境用の翼型設計と無尾翼機探査航空機設計への指針

摘要

現在，世界的に火星探査計画が構想されており，火星探査に関する研究開発が多くなされている.現在ではNASAによるものを中心に軌道惑星(オービタ）·着陸機(ランダ）·自走ロボット（ローバ)等の探査機が活躍しているが，探査の精度や範囲に限りがある.そこで高精度·広域観測が可能な航空探査が期待されている[1].航空探査機の研究開発においては，火星大気環境の地球大気環境と大きく異なることを考慮しなくてはならない.中でも航空機主翼は大気環境の影響を大きく受けることから，翼型を含めた未知な環境における設計が必要となる.火星大気条件下で高い空力性能を示す翼型として，図1示すハンドランチグライダーで利用される「石井翼」が知られている.また，文献[2]より図2に示す翼型がより高性能であることが分かった.検討の結果，①尖った前縁形状，②薄い後縁厚み，③大きい後縁キャンパー形状が火星環境下に適した翼型であると言う設計知識が得られている.しかし，薄い後縁厚み形状による強度不足や機器搭載容積の制限により実用性は依然課題が残る.そこで本研究は，最大揚抗比maxl/d最大化と前縁より75%位置翼厚th75最大化を設計目的とした2つの主翼形状最適設計問題を解き，後縁翼厚が確保された翼型および設計知識を獲得する.また，翼型の形状定義には，PARSEC (PARametric SECtion)法[3]に改良を加えた修正PARSEC法[4]を用いた.