将来機体構造創出に向けた最適設計技術の研究
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)
報告書番号: R25JCWU06
利用分野: 連携大学院
- 責任者: 青木雄一郎, 航空技術部門事業推進部
- 問い合せ先: 青木雄一郎(aoki.yuichiro@jaxa.jp)
- メンバ: 青木 雄一郎, 米田 勇輔, 小野関 祐介, 清水 竣平
事業概要
極超音速機は大陸間輸送及び再使用型宇宙輸送の中核技術として注目されており, 社会実装には巡航時と離着陸時の高空力性能の両立が求められる. しかし, 従来の空力設計は極超音速巡航域に特化しており, 離着陸時の揚抗比低下といった課題を有する. そこで本研究では, 空力・構造の両面から, 一般滑走路での水平離着陸を想定した極超音速旅客機への適用を目的に, 軽量高剛性なモーフィング翼の検討を行った.
参照URL
なし
JAXAスーパーコンピュータを使用する理由と利点
低度・極超音域の両速度域での高効率な空力性能を目指した極超音速旅客機を検討するため, 風洞試験とCFDとの比較による機体周りの流れ場を可視化し, 現象の理解をする必要があるが, 多数ケースのCFD解析にかかる時間を短縮するためにはスパコンの並列計算能力等が必要となるため.
今年度の成果
以下の点において, 極超音速旅客機の空力・構造設計に関する, 基礎的な工学的知見を得ることができた.
・能動的軽量モーフィング翼を有する極超音速旅客機の空力最適化前の初期形状コンセプトを提案した.
・数値解析・風洞試験の両面から, 離着陸・巡航時の双方で高い空力性能を発揮し得ることを示した.
・トポロジー最適化前の初期構造配置の設計指針を得た.
図1: 機体諸元
図2: 機体形状
図3: CFD概要
図4: CFDと風洞試験結果の比較
成果の公表
-口頭発表
小野関, 清水, Maximilien, 青木, 離着陸及び巡航時における軽量モーフィング翼を用いた極超音速機の数値空力・構造解析による基礎検討, 第63回飛行機シンポジウム,10.15-17, 2025,
Y. Onozeki, S. Shimizu, B. Maximilien, Y. Aoki, Combined Aerodynamic and Structural Study on Hypersonic Aircraft With Lightweight Morphing Wing From Takeoff to Cruise, AIAA SCITECH 2026 Forum, January, 2026
-ポスター
小野関, Maximilien, 青木, 後退角可変モーフィング翼を有する極超音速機の高空力性能の実現に向けた提案と実験的検討, 第 69 回宇宙科学技術連合講演会,11.25-28, 2025
JSS利用状況
計算情報
- プロセス並列手法: MPI
- スレッド並列手法: OpenMP
- プロセス並列数: 2 - 36
- 1ケースあたりの経過時間: 12 時間
JSS3利用量
総資源に占める利用割合※1(%): 0.00
内訳
JSS3のシステム構成や主要な仕様は、JSS3のシステム構成をご覧下さい。
| 計算システム名 | CPU利用量(コア・時) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| TOKI-SORA | 1758.03 | 0.00 |
| TOKI-ST | 29875.00 | 0.03 |
| TOKI-GP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-XM | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-LM | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TST | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TGP | 0.00 | 0.00 |
| TOKI-TLM | 0.00 | 0.00 |
| ファイルシステム名 | ストレージ割当量(GiB) | 資源の利用割合※2(%) |
|---|---|---|
| /home | 0.00 | 0.00 |
| /data及び/data2 | 0.00 | 0.00 |
| /ssd | 0.00 | 0.00 |
| アーカイバシステム名 | 利用量(TiB) | 資源の利用割合※2(%) | J-SPACE | 0.00 | 0.00 |
|---|
※1 総資源に占める利用割合：3つの資源(計算, ファイルシステム, アーカイバ)の利用割合の加重平均.
※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.
ISV利用量
| 利用量(時) | 資源の利用割合※2(%) | |
|---|---|---|
| ISVソフトウェア(合計) | 0.00 | 0.00 |
※2 資源の利用割合：対象資源一年間の総利用量に対する利用割合.
JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2025年2月～2026年1月)