手塚 亜聖 (テヅカ アセイ)

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所属

理工学術院 基幹理工学部

職名

准教授

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位 【 表示 / 非表示

  • 東京大学   博士(工学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2010年
    -
     

    早稲田大学理工学術院准教授   Faculty of Science and Engineering

  • 2008年
    -
     

    早稲田大学理工学術院専任講師   Faculty of Science and Engineering

  • 2007年
    -
     

    東京大学大学院工学系研究科助教   The Graduate School of Engineering

  • 2007年
    -
     

    東京大学大学院工学系研究科助教   The Graduate School of Engineering

  • 2003年
    -
     

    東京大学大学院工学系研究科助手   The Graduate School of Engineering

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本流体力学会

  •  
     
     

    可視化情報学会

  •  
     
     

    米国航空宇宙学会

  •  
     
     

    日本機械学会

  •  
     
     

    日本航空宇宙学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 流体工学

  • 航空宇宙工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 空気力学、数値流体力学、流れの安定性、超小型無人飛行機、フライトマネジメント

論文 【 表示 / 非表示

  • CARATS Open Dataの分析による各巡航高度の選択率を ジェット気流を考慮して推算するモデルの研究

    田村真規, 手塚亜聖

    日本航空宇宙学会論文集   66 ( 3 ) 69 - 74  2018年06月  [査読有り]

  • 磁力支持を用いた火星探査カプセルの動安定計測

    高橋智也, 杉浦裕樹, 渡辺礼奈, 安藤龍, 宮嵜武, 手塚亜聖

    日本航空宇宙学会論文集   64 ( 6 ) 289 - 295  2016年12月  [査読有り]

  • 低レイノルズ数領域における石井翼型上面形状変更が及ぼす空力特性への影響

    吉田翔, 川邊将史, 李沂泰, 手塚 亜聖

    日本航空宇宙学会論文集   63 ( 5 ) 217 - 224  2015年10月  [査読有り]

  • 気流に平行に磁力支持された円柱の空力特性

    許斐涼, 杉浦裕樹, 手塚亜聖

    日本航空宇宙学会論文集   63 ( 1 ) 20 - 27  2015年02月  [査読有り]

  • Draft Concept of Space Transportation System Using a Maglev Vehicle around Low Earth Orbit

    Asei Tezuka

    TRANSACTIONS OF THE JSASS, SPACE TECHNOLOGY JAPAN   12   Pg_1 - Pg_6  2014年09月  [査読有り]

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 空気吸込式エンジンを搭載した極超音速実証機の機体/エンジン統合制御

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    空気吸込式エンジンを用いた極超音速輸送機の鍵技術となる機体/推進相互干渉効果を解明し、小型実証機(HIMICO)によるマッハ4環境下での統合実証実験(RJTF実験)を行うことを目標とした。風洞実験および数値解析により、機体、推進系の単体性能、統合性能を取得し、データベースを構築した。その結果をもとに、全長1.5mの実験機および実験架台、燃料供給系、制御計測系を製作し、統合模型を完成させた。その他、将来の観測ロケットを用いた飛行実証に向けた軌道、艤装、分離機構等を検討し、提案書としてまとめた

  • 航空機の到着管理システムに関する研究

    研究期間:

    2014年
    -
    2016年
     

  • 二次元物体後流渦のストローハル数一定の謎解明

    研究期間:

    2010年04月
    -
    2013年03月
     

     概要を見る

    『二次元頓頭物体の後流渦列の発生起源』を実験から特定するため、対称形状のNACA0006型翼模型の迎角調整で、空間発展型の対流不安定と時間発展型の絶対不安定が支配する流れ場を任意に設定できることに成功した。模型の迎角を増すと翼の上面側の後縁近傍は逆圧力勾配が強まり境界層が剥がれて、逆流の強さに応じて不安定の切り替わりが行われる。この不安定が切り替わった条件で、ある位置からある特定の周波数をもつ速度変動が急激に成長するのが観察された。この位置の近傍に絶対不安定点が存在する

  • 気象による軌道予測の不確実性の研究

    研究期間:

    2012年
    -
    2013年
     

  • スマートストラクチャ素子を用いた翼型失速回避制御に関する研究

     概要を見る

    翼型上に層流剥離泡が存在しているとき、迎角を増やしていくと突如再付着しなくなり層流剥離泡が崩壊する現象が起きる。この崩壊現象が起こると翼の揚力は急激に減少し、前縁失速を生じる。一方、層流剥離泡内において剥離泡の崩壊時に、剥離流れ場が低周波で振動を起こす現象が知られている。本研究の目的は、層流剥離泡の崩壊現象を解明し、翼型前縁失速を回避する制御方法を確立することであるが、そのために、層流剥離泡内で観察される非定常的な挙動について詳しい知見を得ること、剥離泡の崩壊を制御できる制御機構を翼型上に設置することで翼型失速の回避制御を可能にすること、更にはスマートストラクチャとして活用できる薄膜ピエゾ素子を活用した崩壊制御機構を用いて剥離流れ場を制御する試みを行うこと、以上三点に関する研究を行うこととした。その結果、層流剥離泡の非定常的な挙動について詳しく明らかにすることができた。次に新たに構想した層流剥離泡の崩壊制御板を用いることによって翼型失速が高い迎角まで生じさせないことが可能であることを初めて示すことに成功した。更には、上記崩壊制御板の効果を更に高めるためにスマートストラクチャを活用する試みをおこない、その効果をある程度は確認した。これに関連して、通常の翼型と異なるキャンバーを有した薄翼に着目し、その上に生じる層流剥離泡の挙動についても明らかにした。このような翼型の失速制御については今後の課題である

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • CARATS Open Dataの分析による台風接近時の飛行経路と出発・到着機数の調査

    手塚亜聖

    日本航空宇宙学会第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム  

    発表年月: 2018年07月

  • ボルテックスリングステートと建物周りの流れ場を考慮したマルチコプタ型無人航空機の運用の研究

    尾内成美, 手塚亜聖

    日本機械学会関東学生会第57回学生員卒業研究発表講演会  

    発表年月: 2018年03月

  • 低Re数におけるNACA0012翼型の後縁層流剥離の再付着過程でみられる周波数変化の調査

    神谷拓, 塩月智博, 手塚亜聖

    日本機械学会関東学生会第57回学生員卒業研究発表講演会  

    発表年月: 2018年03月

  • 膨張波管で生成される超高速気流中の熱流束計測

    渡部竜平, 山田和彦, 嶋村耕平, 比護悠介, 藤原侑亮, 岡本誉史, 手塚亜聖

    平成29年度 衝撃波シンポジウム  

    発表年月: 2018年03月

  • CARATS Open Dataとひまわり衛星データを用いた羽田空港に霧が観測された時間帯の運航の分析

    手塚 亜聖

    平成29年度航空宇宙空力シンポジウム  

    発表年月: 2018年01月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 翼面上に突起させたMEMS梯子形熱線プローブによるPA駆動流速の同時多点計測

    2015年  

     概要を見る

    翼面上に発達する境界層の速度分布を計測手法として、MEMS技術で微細な熱線プローブを多数製作し翼面上に突起させて多点同時計測を行うことを考案した。この計測手法の実現可能性を調べるため、MEMS熱線プローブを製作し、風速を計測することを目的とした。熱線部はコスト低減のため、従来のタングステン比べ安価なアルミを使用した。熱線の抵抗が一定となるように回路を組み定温度型熱線コントローラを作成し、吸い込み式風洞に入れて風速を変化させ校正実験を行った。しかし最良のものを用いた場合でも、校正曲線と測定値の差が最大24%と精度が高くない状況である。今後は、測定精度向上策の検討が課題となる。

  • プラズマアクチュエータのフィードバック駆動による流れのフィードバック機構の解明

    2014年  

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    能動的に流れを作るプラズマアクチュエータ(PA)をバースト周波数で駆動することで、空力特性が改善することは多く報告されているが、新たな可能性として、周波数を固定するのではなく流れにあわせた駆動を行う研究を進めている。PAの製作等の理由により誘起される流速分布は一様ではなく3次元的であることが指摘されている。空力特性が改善するメカニズムを明らかにする上で必要な、誘起される流れを調査する目的で、PA直後と翼型後縁において熱線流速計による非定常流速計測を行った。空力特性の改善効果が小さい周波数では3次元的な流速分布の傾向が見られた。流速分布のスパン方向の一様性が空力特性改善の鍵と考えられる。

  • 超小型航空機の境界層フィードバック制御による摩擦抵抗軽減の可能性

    2013年  

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    超小型飛行機(MAV)に相当する低レイノルズ数において、迎角のある厚翼の揚力係数は、ほぼゼロ、もしくは負となり、空力性能が悪化することが知られている。平行流の場合、層流剥離は不安定であり振動を生じるが、低レイノルズ数の厚翼では層流剥離が安定化して流れが振動せず後縁で再付着しないことが、空力性能悪化の原因と考えられている。プラズマアクチュエータによる人為的な擾乱により流れの再付着を促進できれば揚力係数の向上につながり、層流状態を長く保つことが可能であれば摩擦抵抗軽減が期待される。プラズマアクチュエータの一定のバースト周波数による駆動とは異なる新たな駆動方法を採用することで、バースト駆動では見られなかった新たな流れ場を作り出す可能性が考えられる。本研究では、熱線流速計による非定常流速計測で得られた変動流をトリガーとし、プラズマアクチュエータをフィードバック駆動を試みた。NACA0012翼型を用い、翼弦長と一様流速を代表長さとしたRe数が50000、迎角αが0.5°<=α<=2.5°の範囲にて、プラズマアクチュエータを、非駆動、バースト駆動、フィードバック駆動の3つの条件で揚力係数の比較を行った。0.5°<=α<=1.0°では、非駆動に比べてバースト駆動の方が揚力係数は大きくなるが、フィードバック駆動でも同程度の揚力係数となった。α =1.0°では、非駆動もバースト駆動も揚力係数は同程度であるが、フィードバック駆動では揚力係数は大きくなった。1.5<=α<=2.5°では、非駆動に比べてバースト駆動の方が揚力係数小さくなるが、フィードバック駆動では非駆動に比べて揚力係数は大きくなった。このように、上記の迎角範囲において、フィードバック駆動は、非駆動もしくはバースト駆動に比べ、揚力係数が向上した。後縁剥離流れの可視化を行ったところ、フィードバック駆動では,バースト駆動で観察された渦の下流への対流は確認されず、翼面に付着したまま流れているように見える可視化結果を得た。このような流れが形成されることにより、フィードバック駆動では揚力係数が向上したと考えられる。ただし、どのような流れ場が形成されているのか、といった物理現象の詳細を明らかにするためには、更なる状況の解明が必要である。もし層流に近い速度分布になっているのであれば、摩擦抵抗軽減効果が示唆される。今後は、デジタル一眼カメラを更新して、流れの可視化画像をより鮮明に捉えることで、流れの変化を解明していくとともに、新たな熱線流速計を用意して速度分布を計測することにより、摩擦抵抗軽減効果も明らかにしていく予定である。

  • プラズマアクチュエータによる後流速度変動の位相に対する層流剥離非定常安定性の解明

    2012年  

     概要を見る

    超小型飛行機(MAV)に相当する低レイノルズ数において、迎角のある厚翼の揚力係数は、ほぼゼロ、もしくは負となり、空力性能が悪化することが知られている。平行流の場合、層流剥離は不安定であり振動を生じるが、低レイノルズ数の厚翼では層流剥離が安定化して流れが振動せず後縁で再付着しないことが、空力性能悪化の原因と考えられている。プラズマアクチュエータを後流速度変動の位相に合わせて駆動することで、層流剥離の振動を促進し空力特性を向上させることが期待される。本研究では予備的実験として、プラズマアクチュエータを定常もしくは一定の周波数で駆動させ、設置位置と駆動周波数により揚力係数がどのように変化するかを調べることとした。プラズマアクチュエータを剥離点付近もしくは風上側に設置することで揚力係数は向上した。振動流の方が定常流に比べて改善効果が大きくなった。プラズマアクチュエータを剥離点直後とみられる位置に設置した場合、改善効果は風上側の設置よりも小さくなった。後縁周辺の非定常流速計測で得られたピークに近い周波数の振動流では、定常流よりも揚力が向上している。剥離点より風下側で渦が放出されている領域に設置した場合、揚力係数はほとんど変化しなかった。剥離点より風上側にプラズマアクチュエータを設置し振動流を駆動することで揚力係数が向上した理由として、渦が表面に沿って流れ、剥離が抑制されたと考えられる。一方、層流剥離が不安定化して渦が放出されている、剥離点より風下側に設置して振動流を駆動しても、揚力係数はほとんど変化しないことから、既に振動している流れの中に振動流を生成しても流れ場を変えることは難しいことが明らかとなった。剥離点直後とみられる位置の設置では揚力改善効果は小さいものの、後縁周辺の非定常流速計測で得られたピークに近い周波数では揚力係数は向上している。今後の展望として、この周波数付近にて位相などの駆動条件を変えることで、更に流れ場を変化させる可能性が考えられる。

  • 低レイノルズ数流れキャンバ翼面上における剥離泡の形成崩壊現象に関する数値的研究

    2008年  

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    超小型飛行機(MAV)は、低コストで機動性の高い観測・監視システムとして、地球や火星における利用が期待される。MAVの空力性能は、速度や機体サイズの違いにより大きく異なる。翼面における剥離泡の形成、崩壊現象の解明は空力性能予測の鍵になること考えられる。筆者はこれまでに、MAC法による流れの非定常計算を行い、実験と比較することで、妥当な結果が得ている(Tezuka, A., Sunada, Y., and Rinoie, K., J. Aircraft, 45 (2008), pp.2164-2167.)。本研究の目的は、新たに、宇宙航空研究開発機構総合技術研究本部で開発されたUPACSを東大情報基盤センターHA8000クラスタシステムへ導入し、これまで行った実験・数値計算結果を比較することで、MAVの設計に適した計算手法を提示し、MAVの翼面上に形成される剥離泡の解明を進めることである。NACA0012翼型に対して、Spalart Allmarasの乱流モデルを使用したRANSの定常計算をレイノルズ数(Re)が6.5×10^4, 1.3×10^5の条件において行った。得られた揚力係数曲線は、低Re数にて迎角0度付近の揚力傾斜が小さくなるという先行研究の結果とは異なるものとなった。また、流れの剥離、再付着点や圧力係数分布なども、先行研究とは一致しなかった。低Re数流れであるMAVの数値計算においては、剥離泡の形成、崩壊現象を模擬する必要があるが、このような現象は、十分発達した乱流状態をモデル化した乱流モデルを用いて模擬することは難しいと考えられる。MAVの数値計算においては、計算コストが高い非定常計算を行うことが必要であると思われる。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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