パラフォイル飛行技術と航法アビオニクス系の研究 : 研究結果報告
著者 溝端 一秀, 岸本 泰尚, 杉原 健二
雑誌名 室蘭工業大学航空宇宙機システム研究センター年次
報告書
巻 2006
ページ 28‑30
発行年 2007‑05
URL http://hdl.handle.net/10258/00008679
パラフォイル飛行技術と航法アビオニクス系の研究 : 研究結果報告
著者 溝端 一秀, 岸本 泰尚, 杉原 健二
雑誌名 室蘭工業大学航空宇宙機システム研究センター年次
報告書
巻 2006
ページ 28‑30
発行年 2007‑05
URL http://hdl.handle.net/10258/00008679
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1 概要・目的
「パラフォイル」とはパラシュートに翼形状を与えたものであり，左右対称形状であることか ら飛行直進性を有する．また，左右の後縁を下に曲げることにより旋回が可能である．さらに，
上昇気流をとらえることによって推力無しに長時間滞空できる．このような飛行性能を有するパ ラフォイルは，災害時の調査・救難のための無人航空機の一形態として利用価値が非常に高い．
一方，災害時の調査・救難用に近年無人ヘリコプターや無人飛行機が開発されつつあるが，これ らの無人航空機にパラフォイルを装備しておけば，航空機本体に不具合が生じた場合にパラフォ イルを開傘して安全・確実に航空機を回収することもできる．そこで本研究では，災害時の調査・
救難，ならびに他の無人航空機の回収を想定して，小型の無人パラフォイル飛行機を試作し，こ れを自律的に飛行させる技術を構築することを目指している．
災害時には，目視で無線操縦できるエリアに操縦者が立ち入ることができないことが多いと予 測されるので，無線操縦ではなく自律的に飛行する技術が必須である．この自律的飛行技術は，
機上に装備された計測機器・計算機によって機体の運動状態を検知する「自律的航法」 ，機上計算 機によって機体の重心運動を操る「自律的誘導」 ，および，同じく機体の姿勢変化運動を操る「自 律的制御」の 3 つの技術によって構成される．自律的誘導・制御のアルゴリズムを構築するため には，パラフォイル飛行体の飛行特性を予め詳細に明らかにし，その特性データを機上計算機に 搭載しておく必要がある．
そこで，本年度は，航法機器を設計・試作して，その機能を予備的に検証するとともに，小型 のパラフォイル飛行体の飛行映像を画像処理することによってその飛行特性データを取得する手 法の構築を狙った．
2 方法と経過
（１）パラフォイル飛行体の位置，加速度，および角速度を機上で計測するために，GPS，慣性 力センサ，半導体ジャイロ，等を用いた航法アビオニクス機器を設計・試作し，その機能を 予備的に検証した．次年度は，この航法アビオニクス機器を翼幅 5m 級のパラフォイル飛行 体に搭載して，オンボードでその機能を検証する．
（２）翼幅 5m 級のパラフォイル飛行体の製作を進めた．
（３）パラフォイル飛行体の対気速度を機上で計測することを目的として，エアーデータセンサ
ーを設計した．これを風洞で較正するための測定系を構築した．次年度は，このエアーデー
タセンサーを特注製作し，風洞で較正する．
（４）翼幅 30cm 級の小型パラフォイル飛行体を屋内で飛行させ，飛行経路をビデオ撮影し，そ の映像を解析することによって飛行特性データを取得する手法を構築した．次年度は，パラ フォイルの飛行を数値シミュレーションするためのコードを作成し，飛行実験による運動デ ータと数値シミュレーション結果を比較することによりパラフォイル飛行体の飛行特性を 同定する．
3 成果の概要
（１）パラフォイル飛行体の位置，加速度，および角速度を機上で計測することを狙って， GPS，
慣性力センサ，半導体ジャイロ，等を用いた航法アビオニクス機器を設計・試作した．その 外観を図１に示す．また，試作されたデータ収録システムの制御画面を図２に示す．これら 航法アビオニクス機器の機能を，車載走行実験によって予備的に検証した．その検証データ の例を図３に示す．
図１：試作された航法アビオニクス機器 図２：試作されたデータ収録システムの制御画面
図３：予備的な車載走行試験による測位データ
（２）翼幅 5m 級のパラフォイル飛行体の製作を進めた．
（３）パラフォイル飛行体の対気速度を機上で計測することを目的として，エアーデータセンサ ーを設計した．これを風洞で較正するための測定系を構築した．
（４）翼幅 30cm 級の小型パラフォイル飛行体を屋内で飛行させ，飛行経路をビデオ撮影し，そ の映像を解析することによって飛行特性データを取得する手法を構築した．映像の解析例を 図４に示す．
60
40
20
00 100 200 300 400
Altitude (m)
㽳 㽴
80
Time(s) 141.018 141.020 141.022 141.024 141.026
42.226
42.224
42.222
42.220
42.218
Longitude (deg)
Latitude (deg)
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30
図４：パラフォイル飛行経路の映像の解析例
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