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最終更新日:2026年10月16日

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初年次ゼミナール理科

未来の航空宇宙システムの検討
飛行機や宇宙機が重力に反して高速で飛行するためには,機体重量や強度,推進性能などが厳しく要求されます.よって,限界近くまで無駄を無くすのに加え,様々な制約条件に対して最適化を行う必要があります.すなわち航空宇宙構造物には多くの物理や工学が融合し,その開発には流体力学,制御工学,推進工学,材料力学,構造力学などを含む総合工学によるアプローチが必要となります.そのため,開発プロジェクトの成功には,それら全体を俯瞰することに加え,様々な要素の役割を考えることも重要であり,最適化された各機能を統合した全体システムを構築する必要があります.このためには,プロジェクト(グループ)内のマネジメント,仕様要求や各要素インターフェースの調整が必須です.
本講義義においては,航空宇宙工学につながるトイプロブレムとして,航空機翼構造と宇宙機制御実験の2テーマに取り組みます.様々な制約条件下においてミッション(課題)を設定し,計画策定,スケジューリング,基本設計,詳細設計,試験(実践・計測),結果検証,改善案の考察を行います.グループワークとして課題に取り組み,役割分担,課題解決に向けた背景にある物理現象の調査,課題抽出,コンセプトの策定,設計方針に関してディスカッションを行います.各段階で計画や経過についてグループ毎のプレゼンテーションを行い,全体で議論し,よりよいデザインへと改善していくことを目指します.
テーマ①:宇宙機制御実験プロジェクト
テーマ②:航空機翼構造設計プロジェクト
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
31730
CAS-FC1520S1
初年次ゼミナール理科
五十里 哲
S1 S2
金曜4限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
不可
開講所属
教養学部(前期課程)
授業計画
第1回 ガイダンス 第2回 共通講義 第3回 航空宇宙工学の紹介 第4回 テーマ①:宇宙機制御の概説、地上での宇宙機制御実験手法の解説 第5回 テーマ①:グループワーク 宇宙機制御実験設計(1) (取り組む宇宙機制御実験のプレゼンテーション、解析による検証、改善案の検討) 第6回 テーマ①:グループワーク 宇宙機制御実験設計(2) 改善案のプレゼンテーション、解析による検証、最終案の決定) 第7回 テーマ①:グループワーク 宇宙機制御実験、結果の検証・考察、改善策の検討、プレゼン資料の製作 第8回 テーマ①:グループワーク 結果および改善策のプレゼンテーション、ディスカッション、まとめ 第9回 テーマ②:軽量構造力学の概説,設計要件の提示,翼構造コンセプトの検討 第10回 テーマ②:グループワーク 翼構造設計(1) (翼構造コンセプトのプレゼンテーション,解析による検証,改善案の検討) 第11回 テーマ②:グループワーク 翼構造設計(2) (改善案のプレゼンテーション,解析による検証,最終案の決定) 第12回 テーマ②:グループワーク 荷重負荷試験,結果の検証・考察,改善策の検討,プレゼン資料の製作 第13回 テーマ②:グループワーク 結果および改善策のプレゼンテ―ション,ディスカッション,まとめ
授業の方法
テーマ① グループ毎に浮上テーブルを用いた宇宙機制御実験を設計・解析し,実際に浮上テーブルによる制御実験を通して,宇宙機の制御方法・地上で如何に宇宙空間を再現した実験を行うかについて学びます.宇宙機制御実験コンセプトの検討,力学数値シミュレータによる検証,改善のプロセスを繰り返し実施し,各グループで最終の宇宙機制御実験案を検討します.最終実験案を基に宇宙機制御実験を行い、実験コンセプト設計・実験が上手くいったかないなどを評価・議論します.プレゼンテーションのためMicrosoft Power PointあるいはGoogle slideを用います. テーマ② グループ毎に設計要件を満たす航空機翼構造を設計・解析し,荷重負荷試験を通して,軽量構造のデザインについて学びます.構造コンセプトの検討,有限要素解析による検証,改善のプロセスを繰り返し実施し,各グループで最終の設計案を検討します.最終設計案の図面を基に3Dプリンタを用いて翼構造を造形し,荷重負荷試験により,軽量性と強度に優れたデザインを競います.プレゼンテーションのためMicrosoft Power PointあるいはGoogle slideを用います.
成績評価方法
初年次ゼミナール理科の評価方法によって評価します。
履修上の注意
学生主体で授業を進めるため、特別な事情等で欠席せざるをえない場合は、事前に必ず教員に連絡してください.グループワークが基本となりますので,出席が必要です.テーマ毎の課題や進捗に合わせ,調査や事前準備,問題解決,資料作成,製作等といった事前学習および事後学習といった授業時間外活動が要求されます.