中型ドローンの飛行時流れ解析を開始しました。
中型ドローンは割と前に全部を設計出来ていたのですが、流体解析用PCマシンが他の計算が忙しくてなかなか空かず、解析計算作業に入れなかったのです。
ようやく他の合間を見て性能解析計算に上図のように入っています。
外部流れ解析と呼んでいる広い空間の中心部分に解析対象があるため、全体の解析メッシュは油断するとすぐ１００万メッシュを超えてしまい計算時間が膨大になるため、解析条件の検討もシビアに行うこととなります。
中型ドローンの飛行動画のカット画面です。
動画のカットなので動きが分からずすみません。
この動画は、３次元CADであるSolidWorksの動画作成機能を使って制作しています。
Heavy Drone Air Flow Design 中型ドローンの流体部設計例です。
クアッドコプター型ですが、羽根部は２重反転型になっていますのでプロペラは全部で８枚あります。
機体全体の最大直径は１１００ｍｍであり割と小型ですが、機体重量を除いた積載可能重量は２５Kg程度と推定されます。
それらを今後の飛行シミュレーションで確認していきます。
Drone Air Flow Design の開始です。
開始した事例は、中型ドローンの設計です。
機体全体構造をまず造り、プロペラを１枚設計して付けてみました。
明日からは、全てのプロペラを機体に装着して、最初の全体推力解析シミュレーションに入りたいと考えています。
積載可能量を増やすために、設計変更と最適化を何度も繰り返すこととなるでしょう。
３次元CADのsolidworksでティルトローター機の流体部をモデリングして飛行動画を造ってみました。
次は左方向へ旋回上昇しているようすです。
左から右方向にターンしているようすです。
右から折り返してこちらに近づいているようすです。
そして最後は、着陸態勢に入ったティルトローター機です。
動画では羽根も回っているのですが、静止画で分からずすみません。
手のひらに乗る大きさで、重量１５ｇ程度のマイクロドローンの性能流れ解析を行いました。
４つあるプロペラが同時に回転している流れ解析なのですが、その４つのプロペラ廻り流れに偏りが解析計算では出ており、その原因は分かりませんが、もう一度解析計算をやり直す予定です。
どんなに小さくてもドローンの流れ解析は弊社では可能です。
ですから虫ぐらいの飛行体でも流れ解析可能と思われます。
すごく羽根部分が小さいとレイノズル数が非常に小さい領域での羽根流れとなるため、最適な翼型は厚み翼から平板円弧翼になってきます。
それで虫の羽根は薄くて性能が良いのだろうと推測しています。
ヘリコプター型ドローンの流れ解析例です。
羽根から下方向への風の流れは途中で巻き上げられ機体の上部に行き再び羽根で加速される循環流となる様子が良く分かります。
ドローンの動作アニメーションのカットです。
動画を載せれば良いのですが、動画のカット集でごめんなさい。
全体の流れは、手前から上昇して左に旋回し手前に戻ってきて右に旋回上昇して、宙返りしながら手前に戻ってきて少し向こうに着陸するというものです。
なかなかに敏捷な動きとなっているアニメーションなのです。
直径３６ｃｍで４枚のプロペラを持つドローンの流体部設計例です。
全体の流体設計の中で重要なのが浮揚する揚力を生み出す４枚のプロペラ設計になりますが、他の部位もプロペラが生み出す下方向への風の流れを邪魔しない形状にするなどがドローン流体設計の要点です。
これの場合は、プロペラ部を支える中心から横に延びる柱の部分が箱型による支え構造としていますので、少々下方向への風流れを乱しており更なる設計変更が必要な部分です。
このドローン流体部の流れ解析結果は近日中にご紹介します。
