2024/03/29 更新

写真a

ヤマグチ コウヘイ
山口 皓平
YAMAGUCHI Kohei
所属
大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 飛行・制御 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 機械・航空宇宙工学科
職名
助教

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2017年3月   京都大学 ) 

学歴 2

  1. 京都大学   工学研究科   電気工学専攻

    2014年4月 - 2017年3月

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    国名: 日本国

  2. 京都大学   工学部   電気電子工学科

    2008年4月 - 2012年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 2

  1. 日本航空宇宙学会   中部支部幹事,会計

    2020年4月 - 2022年3月

  2. 日本機械学会

受賞 8

  1. 計測自動制御学会中部支部大五十三期支部研究賞

    2023年1月   計測自動制御学会   吸引領域の高速推定手法に基づく非線形システムの構造・制御準同時最適化手法

    山口皓平,原進

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    受賞国:日本国

    中部支部では,計測制御関連分野のおける教育活動の活性化を目的に,中部支部管轄地域内における関連 分野の教育機関優秀卒業者に対して,支部長名で表彰を行います.

  2. 工学教育賞(論文・論説部門)

    2021年3月   日本工学教育協会   2スケールの実験を組み合わせる体験型教育の提案と実践:実際の免振建築物を用 いた自由振動実験と模型装置を用いた振動のアクティブ制御実験による振動と制御 の工学教育

    山口皓平,原進,岡本正吾,井上剛志,宮田喜久子,福和伸夫,飛田潤

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    受賞国:日本国

    日本工学教育協会では,わが国の工学教育ならびに技術者教育等に対する先導的,革新的な試みによって,その発展に多大の影響と貢献を与えた業績を表彰するために,工学教育賞を制定している.

  3. 日本機械学会東海支部特別功労賞

    2021年3月   日本機械学会  

    山口皓平

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    受賞国:日本国

  4. 日本機械学会東海支部 奨励賞

    2019年2月   日本機械学会   宇宙プラズマ環境を利用した地球接近小天体の軌道変更手法に関する研究

    山口皓平

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    受賞国:日本国

  5. 第62回 宇宙科学技術連合講演会 若手奨励賞 最優秀論文

    2019年1月   日本航空宇宙学会   小天体衝突機の軌道変更効果を可視化するImpact Geometry Mapの提案

    山口皓平

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  6. 第58回 宇宙科学技術連合講演会 若手奨励賞 優秀論文

    2015年1月   日本航空宇宙学会  

    山口皓平

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  7. 京都大学工学研究科 馬詰研究奨励賞

    2014年6月   京都大学 大学院工学研究科  

    山口皓平

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    受賞国:日本国

  8. 京都大学工学研究科 馬詰研究奨励賞

    2014年6月   京都大学 大学院工学研究科  

    山口皓平

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    受賞国:日本国

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論文 47

  1. 舵面と複数プロペラによる コントロールモーメント増大に関する一検討 査読有り

    岡田 雄大, 米澤 宏一, 砂田 茂, 山口 皓平

    日本航空宇宙学会論文集   72 巻 ( 1 ) 頁: 1 - 10   2024年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    DOI: 10.2322/jjsass.72.1

    CiNii Research

  2. 小天体の軌道変更ミッションによる地球衝突の回避 招待有り 査読有り

    山口皓平

    日本航空宇宙学会論文集   72 巻 ( 7 )   2024年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  3. High Crosswind-Tolerance Airplane by Adjusting Dihedral Angle and Vertical Tail Volume

    Watanabe, S; Sunada, S; Yamaguchi, K

    JOURNAL OF AIRCRAFT   60 巻 ( 2 ) 頁: 423 - 436   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/1.C036649

    Web of Science

  4. 吸引領域サイズの拡大によるマルチロータ型航空機の構造・制御の最適化 査読有り

    山口 皓平, 原 進

    次世代移動体技術誌   4 巻 ( 2 ) 頁: 11 - 19   2023年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本UAS産業振興協議会  

    複数のロータを備えそれぞれの回転数やコレクティブピッチ角の変更によって飛行を制御するマルチロータ型航空機の普及は目覚ましく,空撮や災害救助など様々な分野で広く応用されている。本研究では,このようなマルチロータ型航空機の最適設計手法として,構造パラメータと制御器の準同時最適化手法を提案する。最適化の評価関数として,本研究ではシステムの平衡点周りに存在する安定領域である吸引領域のサイズを用いる。吸引領域サイズが最大化する構造パラメータの値と制御器を探索することで,マルチロータ型航空機に対する構造・制御の両面からの最適設計が可能となる。本稿では吸引領域の可視化にも取り組み,得られた機体が元機体と比較してより大きな平衡点からの逸脱に対応可能であることも示す。

    DOI: 10.34590/tjam.4.2_11

    DOI: 10.34590/tjam.4.2_11

    CiNii Research

    その他リンク: https://doi.org/10.34590/tjam.4.2_11

  5. Optimization of High-Crosswind-Tolerant Airplane Based on Double-Hinged-Wing and No-Vertical-Tail Configuration

    Watanabe, S; Sunada, S; Yamaguchi, K

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES   66 巻 ( 3 ) 頁: 70 - 82   2023年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    DOI: 10.2322/tjsass.66.70

    Web of Science

    CiNii Research

  6. High Crosswind-Tolerance Airplane by Adjusting Dihedral Angle and Vertical Tail Volume 査読有り

    Shun Watanabe, Shigeru Sunada, Kohei Yamaguchi

    Journal of Aircraft   60 巻 ( 2 ) 頁: 423 - 436   2022年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/1.C036649

  7. Orbital dynamics of gravity tractor spacecraft employing artificial halo orbit 査読有り 国際共著 国際誌

    Yamaguchi, K; Park, JH; Gu, XB; Inamori, T

    ACTA ASTRONAUTICA   198 巻   頁: 376 - 387   2022年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.actaastro.2022.06.009

    DOI: 10.1016/j.actaastro.2022.06.009

    Web of Science

  8. Attitude control of spin-type space membrane structures using electromagnetic force in earth orbit

    Yamada, Y; Inamori, T; Park, JH; Satou, Y; Sugawara, Y; Yamaguchi, K

    ADVANCES IN SPACE RESEARCH   69 巻 ( 10 ) 頁: 3864 - 3879   2022年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.asr.2022.02.050

    Web of Science

  9. On Structural Parameter Optimization Method for Quad Tilt-Wing UAV Based on Indirect Size Estimation of Domain of Attraction 査読有り

    Yamaguchi, K; Hara, S

    IEEE ACCESS   10 巻   頁: 1678 - 1687   2022年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3139156

    Web of Science

  10. Quasi-Simultaneous Optimization of Structural Parameters and Controller for Non-Linear Systems Using Indirect Size Estimation of Domain of Attraction 査読有り

    Yamaguchi, K; Hara, S

    2022 61ST ANNUAL CONFERENCE OF THE SOCIETY OF INSTRUMENT AND CONTROL ENGINEERS (SICE)     頁: 568 - 573   2022年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

  11. Vertical Autorotation Strategies for a Quadrotor with a Collective Pitch Control Mechanism 査読有り

    Shibata Kota, Maeda Yosuke, Yamaguchi Kohei, Watanabe Shun, Sunada Shigeru, Tanabe Yasutada, Sugawara Hideaki, Tokutake Hiroshi, Yonezawa Koichi

    Technical Journal of Advanced Mobility   3 巻 ( 7 ) 頁: 91 - 106   2022年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japan UAS Industrial Development Association  

    Vertical autorotation is proposed and investigated as an emergency landing technique for a multirotor drone suffering a total loss of one motor. A quadrotor with collective pitch control mechanisms is assumed. The blades have no twist because the rotors operate in windmill and propeller modes. The vertical autorotation consists of two phases. In phase 1, all rotors operate in windmill mode and the collective pitch for no attitude control is determined so as to minimize the terminal descending velocity. The quadrotor attitude in phase 1 is adjusted by varying the collective pitch. Flight control in this phase will be a research theme in future. In phase 2, two rotors, including a damaged one, operate in windmill mode while the other two operate in propeller mode. The collective pitch is determined so that the terminal descending velocity at landing is close to 0. Each multirotor has a particular critical altitude value, which relates to the specifics of this vertical autorotation. Critical altitude is the altitude for the case in which phases 1 and 2 are switched just when the descending velocity converges to the terminal velocity during phase 1. The detailed autorotation process depends on the magnitude relationship between the quadrotorʼs critical and initial altitudes.

    DOI: 10.34590/tjam.3.7_91

    CiNii Research

  12. Study on ballistic kinetic impactor mission design and evaluation using impact-geometry maps

    Yamaguchi, K; Gu, XB; Inamori, T; Kimura, K; Sakurai, Y

    ACTA ASTRONAUTICA   181 巻 ( 4448 ) 頁: 336 - 351   2021年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.actaastro.2021.01.027

    Web of Science

  13. Conceptual Study on Robust Rebound Suppression Mechanism for Small-Body Landing 査読有り

    Miyata, K; Nozaki, M; Hara, S; Yamaguchi, K; Otsuki, M

    JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS   58 巻 ( 2 ) 頁: 456 - 471   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/1.A34817

    Web of Science

  14. 横風にタフな―上反角・垂直尾翼容積調整により横・方向の運動のすべての 固有モードが減衰モードとなる―小型飛行機の提案 査読有り

    渡邊 俊, 砂田 茂, 片柳 亮二, 山口 皓平

    日本航空宇宙学会論文集   69 巻 ( 1 ) 頁: 24 - 34   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    <p>A small airplane is strongly affected by crosswind in take-off and landing phases, because the flight velocity and gravitational force acting on it are not much larger than the crosswind velocity and aerodynamic force due to crosswind, respectively. A vertical tail volume can be decreased dramatically for a smaller airplane for the stability of lateral/directional motions. The NDD (Neutral Dihedral effect and Directional stability) airplane defined as <i>C</i><sub>l<sub>β</sub></sub> = <i>C</i><sub>n<sub>β</sub></sub> = 0 was conceived so that it has a tolerance to crosswind. An airplane without a dihedral effect and directional stability is not accepted in the current regulation for airplane design. Then, an airplane with small values of <i>C</i><sub>l<sub>β</sub></sub> and <i>C</i><sub>n<sub>β</sub></sub> has been newly proposed. All of the modes in the lateral/directional motions can converge without oscillating in the proposed airplane, named ``QNDD'' airplane, which is not observed in the NDD airplane. </p>

    DOI: 10.2322/jjsass.69.24

    CiNii Research

  15. Evaluation of Two-Hinged Wings

    Watanabe, S; Sunada, S; Yamaguchi, K

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES   64 巻 ( 5 ) 頁: 267 - 272   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    <p>Two types of wing geometries imitating wings of birds in gliding flight are analyzed with the vortex lattice method in terms of lift-drag ratio and root bending moment while varying the joint positions and joint angles under the constant lift coefficient and constant flight velocity conditions. One geometry is, what is sometimes called, a gull wing which has a dihedral inner wing and horizontal outer wing, named "DH wing." On the contrary, the other geometry is a drooped wing which has a horizontal inner wing and anhedral outer wing, named "HA wing." The lift-drag ratio of the HA wing becomes larger when the joint of the anhedral outer wing is closer to the wing tip with a larger anhedral angle, while the root bending moment of the HA wing becomes smaller when the joint of the anhedral outer wing is closer to the wing root with a larger anhedral angle. In contrast, the DH wing has no combination of a joint position and joint angle to improve the lift-drag ratio, and it is found that the HA wing effectively contributes to the reduction of the root bending moment and the lift-drag ratio compared with the DH wing.</p>

    DOI: 10.2322/tjsass.64.267

    Web of Science

    CiNii Research

  16. マルチロータ機の性能向上に関する一検討 査読有り

    砂田 茂, 田辺 安忠, 米澤 宏一, 得竹 浩, 梅崎 修一, 山口 皓平, 菅原 瑛明

    日本ロボット学会誌   39 巻 ( 4 ) 頁: 357 - 362   2021年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本ロボット学会  

    DOI: 10.7210/jrsj.39.357

    CiNii Research

  17. Highly Effective Kinetic Impact Design for Asteroid Deflection Missions Exploiting Impact-Geometry Maps 査読有り

    Yamaguchi, K; Hayama, R; Miyata, K; Hara, S

    JOURNAL OF GUIDANCE CONTROL AND DYNAMICS   43 巻 ( 6 ) 頁: 1082 - 1098   2020年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/1.G004867

    Web of Science

    J-GLOBAL

  18. Orbital maneuvering of electric solar wind sail based on an advanced solar wind force model 査読有り

    Yamaguchi, K; Miyata, K

    ACTA ASTRONAUTICA   166 巻   頁: 417 - 430   2020年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.10.001

    Web of Science

    J-GLOBAL

  19. Experience-Based Lecture for Vibration Engineering Using Dual-Scale Experiments: Free Vibration of an Actual Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model 査読有り

    Yamaguchi, K; Hara, S; Okamoto, S; Inoue, T; Miyata, K; Fukuwa, N; Tobita, J

    IEEE ACCESS   8 巻   頁: 94767 - 94779   2020年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2994329

    Web of Science

    J-GLOBAL

  20. 機内持込み型飛行データ測定システムの開発と実機飛行実習の学習内容充実への活用 査読有り

    山口皓平,砂田茂,井戸田典彦,辻本邦之,佐伯達夫

    日本工学教育協会 工学教育   67 巻 ( 4 ) 頁: 50-56   2019年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  21. Note on a Method for Simulating Rotor Motion when Accelerating During Descent

    Takuzumi Nishio, Shigeru Sunada, Kohei Yamaguchi, Yasutada Tanabe, Koichi Yonezawa, Hiroshi Tokutake

    Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan   17 巻 ( 5 ) 頁: 577 - 581   2019年

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    To simulate the motion of a rotor while accelerating during slow descent, a simulation model that corrects errors in data obtained experimentally is developed in this paper. The effect caused by acceleration is expressed as errors in induced velocity and external thrust force, and defined by two correction factors. Best-fit correction factors that provide good approximations for experimental flight data of a bamboo dragonfly are searched and the effectiveness of the method proposed is shown.

    DOI: 10.2322/tastj.17.577

    CiNii Research

  22. Visualization of Kinetic-Impact Effectiveness for Asteroid Deflection Using Impact-Geometry Maps 査読有り

    Yamaguchi, K; Yamakawa, H

    JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS   55 巻 ( 5 ) 頁: 1181 - 1197   2018年9月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2514/1.A33985

    Web of Science

  23. 振動工学の講義における多分世界初の試み(講義を行う建物ごと 自由振動させる体験型授業)の後をどうすべきか?

    原進,山口皓平

    JMSE東海支部第67期総会・講演会     頁: 1-2   2018年

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    記述言語:日本語  

  24. Development of Effective Vibration Control Experimental System for Undergraduate Lecture on Modern Control Engineering

    Hara, S; Yamaguchi, K

    2018 AUSTRALIAN & NEW ZEALAND CONTROL CONFERENCE (ANZCC)     頁: 136 - 140   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

  25. 1B02 建物を自由振動させる体験授業から始まる振動と制御の工学のV字型教育

    原 進, 山口 皓平

    工学教育研究講演会講演論文集   2018 巻 ( 0 ) 頁: 26 - 27   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)   出版者・発行元:公益社団法人 日本工学教育協会  

    DOI: 10.20549/jseeja.2018.0_26

    CiNii Research

  26. 飛行機能を有する自動車の離陸方法に関する一考察 査読有り

    松井 絵美, 山口 皓平, 砂田 茂, 岡本 涼太, 田中 陸久, 西尾 卓純, 新井 隆景

    日本航空宇宙学会論文集   66 巻 ( 6 ) 頁: 167 - 173   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    <p>Flying cars have been developed as next generation vehicles that enable high speed and flexible door-to-door transportations. A short take-off distance is expected to contribute to increase the possibility that flying cars will be used in our daily life. The purpose of the present study is to investigate to shorten a take-off distance of a flying car by using a wheels' driving force, propeller thrust and lift of main wings. This paper shows that accelerating the car by using wheels is efficient when the velocity is low. On the other hand, using propellers is more efficient when the car approaches to the take-off velocity. As a practical way to shorten the take-off distance, we propose a law to determine the power consumed by propellers and wheels as a function of the velocity of the flying car. Computation results show that the performance of the take-off phase of the flying car can be improved by using a high running ability of the car with wheels. </p>

    DOI: 10.2322/jjsass.66.167

    CiNii Research

  27. 実際の建物を加振する振動工学の体験授業に続く制御工学の授業のための実験システム

    原 進, 山口 皓平

    自動制御連合講演会講演論文集   61 巻 ( 0 ) 頁: 1568 - 1571   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)   出版者・発行元:自動制御連合講演会  

    DOI: 10.11511/jacc.61.0_1568

    CiNii Research

  28. Development of Effective Vibration Control Experimental System for Undergraduate Lecture on Modern Control Engineering

    Hara Susumu, Yamaguchi Kohei

    2018 AUSTRALIAN & NEW ZEALAND CONTROL CONFERENCE (ANZCC)     頁: 136-140   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  29. Experience-Based Lecture of Vibration Engineering Using Dual Scale Experiments: Feeling the Free Vibration of 5,600-ton Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model

    Yamaguchi, K; Hara, S

    2018 IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE (FIE)     2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Web of Science

  30. 振動工学の講義における多分世界初の試み(講義を行う建物ごと自由振動させる体験型授業)の後をどうすべきか?

    原 進, 山口 皓平

    東海支部総会講演会講演論文集   2018.67 巻 ( 0 ) 頁: 126   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    DOI: 10.1299/jsmetokai.2018.67.126

    CiNii Research

  31. 振動工学の講義における多分世界初の試み(講義を行う建物ごと 自由振動させる体験型授業)の後をどうすべきか?

    原進, 山口皓平

    JMSE東海支部第67期総会・講演会     頁: 1-2   2018年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

  32. Near Earth Asteroid Deflection Mission Using Electric Solar Wind Sail Kinetic Impactor

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    In proceedings of 5th IAA Planetary Defense Conference     頁: 1-2   2017年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

  33. Near Earth Asteroid Deflection Mission Using Electric Solar Wind Sail Kinetic Impactor

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    In proceedings of 5th IAA Planetary Defense Conference     頁: 1-2   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  34. 天体の地球衝突回避方法 招待有り

    山口皓平

    日本天文学会 天文月報   110 巻 ( 2 ) 頁: 124-130   2017年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

  35. 天体の地球衝突回避方法 招待有り

    山口皓平

    日本天文学会 天文月報   110 巻 ( 2 ) 頁: 124-130   2017年2月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

  36. Quantitative Evaluation of Quad Tilt-Wing Aircraft's Attitude Stability Using Region of Attraction Estimation via Sum of Square

    J. Nakamura, T. Horibe, S. Hara, D. Tsubakino, K. Yamaguchi, and H. Nagamatsu

        頁: 1-8   2017年

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    記述言語:英語  

  37. インパクトジオメトリ解析を用いた小惑星衝突機の軌道変更手法に関する研究

    羽山 諒, 山口 皓平, 原 進

    スペース・エンジニアリング・コンファレンス講演論文集   2017.26 巻 ( 0 ) 頁: 1A2   2017年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    Collisions between Asteroids and Earth sometimes occur and bring severe damage to human society. Some asteroid deflection techniques to avoid the collisions have been suggested by astronomers and scientists. We discuss these techniques, especially kinetic impactor. In this paper, we think about the improvement of the kinetic impactor by using the concept of Impact Geometry Map which visualizes the maximum change of the asteroid’s orbital energy by an impact. This report suggests a method to increase the change in the orbital energy of the asteroid by using locally optimal thrust vectoring and the Impact Geometry Map. We also use time differentiation of Impact Geometry to make an efficient spacecraft orbit. Additionally, we describe a global trajectory optimization method of spacecraft to increase Impact Geometry.

    DOI: 10.1299/jsmesec.2017.26.1a2

    CiNii Research

  38. Quantitative Evaluation of Quad Tilt-Wing Aircraft's Attitude Stability Using Region of Attraction Estimation via Sum of Square

    J. Nakamura, T. Horibe, S. Hara, D. Tsubakino, K. Yamaguchi, H. Nagamatsu

    In proceedings of 2017 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology     頁: 1-8   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  39. Electric Solar Wind Sail Kinetic Energy Impactor for Asteroid Deflection Missions 査読有り

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    he Journal of the Astronautical Sciences   63 巻 ( 1 ) 頁: 1 - 22   2016年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s40295-015-0081-x

    Web of Science

  40. Near-Earth Asteroid Deflection Mission Using Coulomb Force Attractor 査読有り

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    The 30th ISTS Special Issue of Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan   14 巻 ( 30 ) 頁: 119-126   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2322/tastj.14.Pd_119

  41. Development of an asteroid charging model based on the three dimensional mesh model for the electrostatic tractor 査読有り

    K. Yamaguchi, N. Thiry, M. Vasile, H. Yamakawa

    Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC     2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Several mitigation methods have been studied to various degree of accuracy in the literature to deflect an asteroid from its collision course with the Earth. With the gravity tractor method, the gravitational attraction between the asteroid and a massive spacecraft is used to exert a small force remotely to tow the asteroid in the required direction to avoid an impact. One of the drawbacks of this method is the lack of control over the force produced as it only depends on the mass of the spacecraft and its distance from the asteroid. To overcome this, a new method was introduced: the electrostatic tractor. With this strategy, the deflection force is exerted by means of the electrostatic force produced by artificially charging both a spacecraft and the asteroid, which allows improving the achievable deflection. Our paper discusses a new computation model to investigate the asteroid charging mechanism produced by a plasma contactor placed on the surface of the asteroid. Unlike a simple estimation assuming a cohesive, conductive, and spherical asteroid, our model can handle the case of asteroids with an arbitrary complex shape by solving the Maxwell equations on a 3D mesh. Assuming a quasi-steady condition and an asteroid composed of an Ohmic material, it can be shown that solving the Maxwell equations on the 3D domain is equivalent to solving a Laplace equation for the potential field inside the asteroid. The boundary conditions are introduced by considering the interaction between the charged asteroid and the ambient plasma. This interaction is modeled by equivalent current sources into the surface elements, accounting for the contribution of free electrons, protons, secondary electrons, and photoelectrons, and constitutes a non-linear function of the potential V of the surface elements. Using a finite element approach provides a way to discretize this problem and reformulate it as an equivalent electric network. In this network, adjacent vertices in the mesh are connected via equivalent resistances, which depend on the geometry and the local material properties. Finally, a Newton method is employed to solve the non-linear boundary problem. Analysis for several asteroids are performed with our model and the results of the parametric study about the material, shape, and ambient plasma conditions are provided in the paper.

    Scopus

  42. B01 帯電セイルを用いたインパクタ加速による小惑星の軌道変更手法に関する研究(ダイナミクス) 査読有り

    山口 皓平, 山川 宏

    スペース・エンジニアリング・コンファレンス講演論文集   2015 巻 ( 0 ) 頁: _B01 - 1_-_B01-6_   2015年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)   出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会  

    Electric sail uses natural solar wind plasma stream to generate a propulsive force and it allows a spacecraft to perform orbit transfer with small reaction mass. The aim of this paper is to investigate the performance and feasibility of electric sail kinetic impactor for asteroid deflection missions. Asteroid mitigation scenario and simulation model for electric sail are given. Through detailed studies using numerical simulations, performance of electric sail kinetic impactor is emphasized.

    DOI: 10.1299/jsmesec.2015.24._B01-1_

    CiNii Books

  43. STUDY ON THE REQUIRED ELECTRIC SAIL PROPERTIES FOR KINETIC IMPACTOR TO DEFLECT NEAR-EARTH ASTEROIDS

    Kouhei Yamaguchi, Hiroshi Yamakawa

    SPACEFLIGHT MECHANICS 2015, PTS I-III   155 巻   頁: 835 - 853   2015年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:UNIVELT INC  

    The electric sail is a next-generation propulsion system which enables a spacecraft to produce thrust without consuming any reaction mass. It uses a interaction between many charged long thin tethers and the solar wind to produce the propulsive force. This paper discussed the required propertied of the electric sail for kinetic impactor to deflect the near earth asteroids. As fundamental contents, solar wind force model, equations of motion, and orbital maneuvering technique are provided. In addition, more practical theory as the way to calculate the optimal mass model of electric sail and terminal guidance technique are also provided. Those contents are combined into one simulation tool to investigate the efficiency of the electric sail kinetic impactor and required electric sail properties. Through the case study based on real parameters of a near Earth asteroid, required properties of the electric sail and the usability of the developed tool are shown. The relation between the achievable deflection distance and resources of the electric sail are also provided.

    Web of Science

  44. Orbital Deflection of Potentially Hazardous Asteroids Using a Coulomb Force Attractor 査読有り

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

      12 巻 ( 29 ) 頁: 27-33   2014年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  45. Orbital Deflection of Potentially Hazardous Asteroids Using a Coulomb Force Attractor 査読有り

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    The 29th ISTS Special Issue of Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan   12 巻 ( 29 ) 頁: 27-33   2014年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  46. 推力スイッチングによる帯電セイル宇宙機の軌道制御に関する研究 査読有り

    山口皓平,山川宏

    航空宇宙技術   12 巻   頁: 79-88   2013年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2322/astj.12.79

  47. Ray Tracing of Whistler-Mode Chorus Elements: Implications for Generation Mechanisms of Rising and Falling Tone Emissions 査読有り

    K. Yamaguchi, T. Matsumuro, Y. Omura, and D. Nunn

      31 巻   頁: 665-673   2013年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.5194/angeo-31-665-2013

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MISC 4

  1. Impact Geometry Mapの応用によるKinetic Impactorの高効率衝突軌道設計手法に関する研究

    山口皓平, 羽山諒, 宮田喜久子, 原進  

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)63rd 巻   2019年

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  2. Study on Emergency Landing Method for a Collective Pitch Controllable Quadrotor UAV Suffering a Loss of One Motor

    Kohei Yamaguchi, Yosuke Maeda, Shun Watanabe, Kota Shibata, Shigeru Sunada, Yasutada Tanabe, Koichi Yonezawa, Hiroshi Tokutake  

    7th Asian/Australian Rotorcraft Forum   2018年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

    Emergency maneuvering technique for a multirotor UAV suffering a total loss of one motor is studied. Unlike a traditional fault tolerant control law that stabilizes the UAV using healthy rotors, an autorotation for a multirotor UAV employing a variable pitch control mechanism is proposed. The autorotation in which a rotor turn by air rather than by a motor is achieved by changing the pitch angle of rotor blades. The variable pitch mechanism is introduced for a quick change in thrust force, the proposed technique does not require any additional equipment like a parachute. When all the motors are stopped, around 10 m/s of descending velocity for the 4.2 kg-quadrotor UAV is achieved. Moreover, by using the thrust of two healthy motors, the descending velocity becomes 8.4 m/s. The simulation results also show that we need to care for the rotation of the fuselage of the UAV.

    Scopus

  3. Impact Geometry Mapを用いた小惑星衝突機の軌道最適化手法に関する研究

    羽山諒, 山口皓平, 宮田喜久子, 原進  

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)62nd 巻   2018年

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  4. 力学的エネルギー交換と運動量交換の利点が共存する着陸衝撃応答制御の方法論

    宮田喜久子, 野崎愛斗, 山口皓平, 原進  

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)61st 巻   2017年

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講演・口頭発表等 32

  1. Impact-Geometry解析に基づく小惑星衝突機の最適軌道設計手法の提案 招待有り

    山口皓平,Gu Xinbo,田口真也,稲守孝哉

    第66回 宇宙科学技術連合講演会  2022年11月2日  日本航空宇宙学会

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:熊本県   国名:日本国  

  2. 地球接近⼩天体の地球近傍拘束軌道への投⼊の可能性検討

    山口皓平

    天体力学N体力学研究会  2024年3月27日 

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:秋葉原,東京   国名:日本国  

  3. 衝突機を用いた小天体の地球近傍拘束軌道への投入の可能性検討

    山口皓平

    2023年度プラネタリーディフェンス・シンポジウム  2024年2月20日 

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    開催年月日: 2024年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. 吸引領域の拡大を目的関数とした航空宇宙機の構造・制御の準同時 最適化手法に関する研究

    山口皓平

    第59回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会  日本航空宇宙学会

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    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン開催   国名:日本国  

  5. カオス性を考慮した安定周期軌道への投入による小天体の地球近傍拘束 国際共著

    山口皓平,顧 新博,稲守孝哉,田口真也,Ji Hyun Park

    第67回宇宙科学技術連合講演会  2023年10月20日 

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    開催年月日: 2023年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. On Geometric Parameter Optimization for Multirotor-type Aircraft based on the Indirect Size Estimation of the Domain of Attraction

    K. Yamaguchi and S. Hara

    Japan Drone  2023年6月26日  JUIDA

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    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Makuhari Messe, Chiba   国名:日本国  

  7. Practical Asteroid Retrieval Mission Design Method Based on The Capture Dynamics in the Planar Circular Restricted Three-body Problem 国際共著 国際会議

    K. Yamaguchi, X.Gu, T. Inamori, J. H. Park, M. Taguchi

    34th International Symposium on Space Technology and Science  2023年6月9日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  8. On Trajectory Optimization for Kinetic Impactor to Deflect Earth-threatening Asteroids 国際共著

    Japan Geoscience Union Meeting  2023年5月21日 

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    開催年月日: 2023年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  9. 小天体の軌道形状がImpact-Geometry Mapを用いた衝突機の軌道設計手法の効果に与える影響

    山口皓平

    2022年度 プラネタリーディフェンス・シンポジウム(第14回 スペースガード研究会)  JAXA/ISAS,日本スペースガード協会

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    開催年月日: 2023年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:JAXA宇宙科学研究所 研究・管理棟(新A棟)2階会議室A 及び Zoom(ハイブリッド開催)   国名:日本国  

  10. Quasi-Simultaneous Optimization of Structural Parameters and Controller for Non-Linear Systems Using Indirect Size Estimation of Domain of Attraction 国際会議

    K. Yamaguchi, S. Hara

    SICE Annual Conference 2022  2022年9月7日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Kumamoto   国名:日本国  

  11. On Orbital Dynamics of Gravity Tractor Spacecraft Exploiting Artificial Halo Orbit 国際会議

    [1] K. Yamaguchi, X. Gu, T. Inamori, J. Park

    33rd International Symposium on Space Technology and Science  2022年3月2日 

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    開催年月日: 2022年2月 - 2022年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Online  

  12. Impact-Geometry Mapを利用した小惑星衝突機の軌道設計に関する研究 招待有り

    山口皓平

    プラネタリーディフェンス・シンポジウム  2022年2月15日 

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    開催年月日: 2022年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  13. Effective Trajectory Optimization Method for Kinetic Impactor for Asteroid Deflection Missions 国際会議

    K. Yamaguchi, X. Gu, T. Inamori, K. Miyata

    71th International Astronautical Congress, Cyberspace Edition  2020年10月 

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    開催年月日: 2020年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:On line  

  14. Impact-Geometry Maps; Visualization of Kinetic Impact Effectiveness for Asteroid Deflection Missions 国際会議

    K. Yamaguchi, R. Hayama, K. Miyata and S. Hara

    2020 SciTech Forum  2020年1月  AIAA

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年1月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Orlando, Florida   国名:アメリカ合衆国  

  15. スマホ等の活用による実機飛行実習内容充実の 検討と実施

    山口皓平,砂田茂,井戸田典彦,佐伯達夫,辻本邦之

    第56回 飛行機シンポジウム 

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    開催年月日: 2018年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:山形県,山形テルサ   国名:日本国  

  16. Study on Emergency Landing Method for a Collective Pitch Controllable Quadrotor UAV Suffering a Loss of One Motor 国際会議

    Kohei Yamaguchi, Yosuke Maeda, Shun Watanabe, Shigeru Sunada, Yasutada Tanabe, Koichi Yonezawa, Hiroshi Tokutake

    7th Asian/Australian Rotorcraft Forum 

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年10月 - 2018年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Jeju Island, Korea   国名:大韓民国  

  17. 小天体衝突機の軌道変更効果を可視化するImpact Geometry Mapの提案 招待有り

    山口皓平,山川宏

    第62回宇宙科学技術連合講演会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:福岡県久留米市   国名:日本国  

  18. Experience-Based Lecture of Vibration Engineering Using Dual Scale Experiments: Feeling the Free Vibration of 5,600-ton Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model 国際会議

    Kohei Yamaguchi, Susumu Hara

    Frontiers In Education  

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Jose, CA, U.S.   国名:アメリカ合衆国  

  19. Experience-Based Lecture of Vibration Engineering Using Dual Scale Experiments: Feeling the Free Vibration of 5,600-ton Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model 国際会議

    山口皓平,原進

    Frontiers In Education  

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Jose, CA, U.S.  

  20. インパクトジオメトリ解析を用いた小惑星衝突機の軌道最適化手法に関する研究

    羽山諒,山口皓平,原進

    日本機械学会第26回スペース・エンジニアリング・コンファレンス 

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    開催年月日: 2017年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:三浦,マホロバマインズ三浦   国名:日本国  

  21. 帯電セイル宇宙機の推力モデル定式化と 軌道制御手法に関する研究

    山口皓平

    第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:京都府,京都大学 桂キャンパスCクラスター   国名:日本国  

  22. Near Earth Asteroids Deflection Mission Using Electric Solar Wind Sail Kinetic Impactor 国際会議

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    IAA 5th Planetary Defense Conference 

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    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Tokyo, Japan   国名:日本国  

  23. 宇宙プラズマ環境を利用した地球接近小天体の軌道変更手法の提案と検証 招待有り

    山口皓平,山川宏

    シンポジウム:天体の地球衝突問題にどう取り組むか 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:東京,一橋大学   国名:日本国  

  24. Experience-Based Lecture of Vibration Engineering Using Dual Scale Experiments: Feeling the Free Vibration of 5,600-ton Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model

    山口皓平, 原進

    Frontiers In Education  2018年10月3日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Jose, CA, U.S.  

  25. Experience-Based Lecture of Vibration Engineering Using Dual Scale Experiments: Feeling the Free Vibration of 5,600-ton Seismic Building and Controlling the Vibration of Scale-Down Experimental Model

    山口皓平, 原進

    Frontiers In Education  2018年10月3日 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:San Jose, CA, U.S.  

  26. 小天体衝突機の軌道変更効果を可視化するImpact Geometry Mapの提案 招待有り 国際会議

    山口皓平, 山川宏

    第62回宇宙科学技術連合講演会  2018年10月24日  日本航空宇宙学会

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:福岡県久留米市  

  27. 宇宙プラズマ環境を利用した地球接近小天体の軌道変更手法の提案と検証 招待有り 国際会議

    山口皓平, 山川宏

    シンポジウム:天体の地球衝突問題にどう取り組むか  2017年2月27日  日本スペースガード協会

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:東京,一橋大学  

  28. スマホ等の活用による実機飛行実習内容充実の 検討と実施 国際会議

    山口皓平, 砂田茂, 井戸田典彦, 佐伯達夫, 辻本邦之

    第56回 飛行機シンポジウム  2018年11月14日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:山形県,山形テルサ  

  29. インパクトジオメトリ解析を用いた小惑星衝突機の軌道最適化手法に関する研究 国際会議

    羽山諒, 山口皓平, 原進

    日本機械学会第26回スペース・エンジニアリング・コンファレンス  2017年12月17日  日本機械学会

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:三浦,マホロバマインズ三浦  

  30. Study on Emergency Landing Method for a Collective Pitch Controllable Quadrotor UAV Suffering a Loss of One Motor

    山口皓平, 前田洋佑, 渡邊俊, 柴田幸太, 砂田茂, 田辺安忠, 米澤宏一, 得竹宏

    7th Asian/Australian Rotorcraft Forum  2018年10月30日 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:大韓民国,済州島  

  31. Near Earth Asteroids Deflection Mission Using Electric Solar Wind Sail Kinetic Impactor

    K. Yamaguchi, H. Yamakawa

    IAA 5th Planetary Defense Conference  2017年5月14日 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Tokyo, Japan  

  32. 帯電セイル宇宙機の推力モデル定式化と 軌道制御手法に関する研究 国際会議

    山口皓平

    第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会  2017年11月11日 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:京都府,京都大学 桂キャンパスCクラスター  

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Works(作品等) 1

  1. 名古屋大学減災センター 夏期集中セミナーにおける発表

    2017年8月

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    発表場所:名古屋大学 減災センター  

    減災センター主催の夏期集中セミナーにおける発表.

科研費 4

  1. 小惑星軌道の地球近傍におけるカオス性・安定性の解明と長期拘束軌道投入理論の確立

    研究課題/研究課題番号:22K14420  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    山口 皓平

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    本研究では,地球に接近する小惑星の軌道を衝突機によって変更し,地球近傍に長時間安定に拘束する軌道へとトラップする手法を確立する.小惑星の詳細な探査,または資源としての有用性は近年特に認識されつつあり,本研究は小惑星への物理的アクセス性を向上させることで当該分野の発展に資する成果を生み出す.
    本研究では特に,地球近傍における複雑な軌道ダイナミクスに対して,軌道の持つカオス性と安定性に着目した解析を行う.また,平面円制限三体問題唯一の第一積分量であるJacobi積分量の変化とカオス性・安定性との関係を解明した上で,Jacobi積分の操作による拘束軌道投入の可能性を示す.
    本研究は,地球に接近する軌道を持つ小惑星(地球接近小惑星)の速度を変更し,地球近傍に長期間にわたって拘束される軌道(拘束軌道)へと遷移させる手法を検討するものである.小惑星を地球付近に留めることで物理的なアクセス性が向上し,探査やサンプルリターンなどの科学ミッション,ひいては資源探査,採掘といった将来の産業への貢献が期待できる.
    初年度は計画に従い,地球接近小惑星速度の変化量と地球近傍における軌道の関係の定式化を行った.特に,小惑星軌道のカオス性・安定性の関係に注目した.軌道変更後の小惑星軌道がカオス性を有する場合,軌道の予測が困難となり,近傍からの早期脱出や地球への衝突の可能性を持つことになる.本研究では,小惑星自身,地球,太陽の三体の影響を考慮し,小惑星の速度変化をJacobi積分という1つのスカラ量の変化に置き換えた.Jacobi積分はこの系の保存量であり,軌道変更によって生じるJacobi積分の人工的な変化と変更後の軌道がもつカオス性の関係を明らかにした.本検討により,地球近傍の小惑星軌道がカオス性を有することを回避するのに必要なJacobi積分の変化量を計算することが可能となった.また,拘束軌道の安定性をフロケ理論によって判定するシステムも開発し,拘束軌道が周期軌道となる条件を解明することが可能となった.なお,以上の検討に伴って,シンプレクティック積分法を用いた高精度な軌道シミュレータを開発した.
    今後は,初年度で検討した内容を応用して研究を進めるとともに,国内外における研究成果の発信を加速させる.現在,第34回International Symposium on Space Technology and Scienceでの発表が決定しており,今後も積極的な情報発信を行っていく.
    初年度の予定とした「小惑星の地球近傍における軌道のカオス性と安定性の解明・理論構築」がおおむね達成されたことから,本課題は現時点においておおむね順調に進展していると判断する.
    本研究では地球近傍における軌道を制限三体問題として取り扱い,更に小惑星速度の変化をJacobi積分の変化に置き換える手法を採用している.本アプローチにはJacobi積分の計算に高い精度が求められることから,検討の根幹をなすシステムとしてシンプレクティック積分を用いた軌道シミュレータを作成した.また小惑星速度の変更後に軌道が有するカオス性を調査するため,軌道がもつカオスの度合いを判別する指標であるSALIの計算システムを開発した.最後に,速度変更後の軌道の安定性をフロケ理論により判定するシステムを開発した.加えて,以上3つを組み合わせることで小惑星の地球近傍拘束の可否を判断するシステムを開発した.更に,公開されている地球接近小惑星のデータを用いた検討も行った.現在,この検討の対象とした小惑星の数は限られているものの,次年度以降の研究につながる重要な成果が得られたと考えている.
    当初の計画に従い,2年目に予定していた「拘束軌道へ投入するための小惑星の効率的な軌道変更手法の構築」に進む.また,初年度のシステムのブラッシュアップも同時に進める.
    初年度の検討では,小惑星速度の変化をJacobi積分というスカラ量に置き換えるという問題の定式化に適した取り扱いを行った.2年目は,軌道変更に必要となるJacobi積分の変化を達成する手法を検討していく.Jacobi積分の変化が小惑星に発生する速度の変化と結びつくことで,本研究内容の実現可能性を高めることが期待できる.具体的な手法としては,小惑星衝突機を用いた速度変更について検討する.小惑星衝突機の軌道形状は,長半径と離心率で特徴づけることが可能である.またJacob積分は軌道長半径と離心率の関数として近似可能であることから,衝突によって発生するJacobi積分の変化を,宇宙機を投入する軌道形状の関数として定式化する.また,定式化した結果からJacobi積分の変化量を最大化するための宇宙機の小惑星に対する衝突軌道の最適制御則を構築する.検討には申請者がこれまで整備してきた軌道計算用の数値計算ライブラリを用い,効率的に推進する.
    研究内容の発信にも積極的に取り組む.初年度に構築したツールを積極的に活用することで,学会発表や論文投稿を行う.既に第34回International Symposium on Space Technology and Scienceでの発表が決定しており,今後も発表の機会を積極的に獲得していく.

  2. 高い信頼性を実現する地球衝突小惑星の軌道変更ミッション最適設計システムの開発

    研究課題/研究課題番号:19K15210  2019年4月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    山口 皓平

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:3640000円 ( 直接経費:2800000円 、 間接経費:840000円 )

    本研究では,人類にとって深刻な災害の一つである小惑星の地球衝突問題に対して,その軌道を変更し,地球への衝突確率を最も低減させる最適なミッションの設計システムを確立する.まず取り組むのは,宇宙機を小惑星に衝突させる手法の研究であり,全く新しい発想で衝突効果の最大化を行う.次に取り組む,大質量の宇宙機が持つ万有引力で小惑星を牽引する手法では,宇宙機構造と制御則を同時に最適化し,特殊な軌道を導入した複数宇宙機による同時牽引を達成する.最後に,これまでの研究内容を取りまとめ,小惑星の地球衝突確率の低減という新たな尺度でミッション全体を最適化するシステムとして確立させる.
    地球に衝突する恐れのある小天体の軌道を予め変更し,衝突を回避する手法について検討した.小天体衝突機を用いる手法においては,衝突時の速度ベクトルの幾何的な関係解析により,衝突速度の大きさを小さく保った上で軌道変更距離を増大する衝突軌道設計手法を実現した.また大質量宇宙機を天体近傍に停留させ,間に働く万有引力で長時間牽引し軌道変更する手法では,人工ハロー軌道に宇宙機を投入する手法を検討した.ハロー軌道の形状を定義するパラメータを変数に持つ運動方程式の導出に加え,複数ハロー軌道間の遷移制御則を提案した.これより,小天体の公転位置に応じたハロー軌道の選択が可能となり,効果的な軌道変更が可能となった.
    天体の衝突災害は地球規模の問題であり,研究の社会的意義は非常に大きい.衝突機の速度ベクトルの幾何関係が定義するimpact-geometryの増大を行う軌道設計手法は独自のものであり,学術的に重要である.得られた成果である速度の大きさの抑制と軌道変更距離の増大の両立は,ミッション全体の成功率を改善するものであり,意義は大きい.重力トラクタにおいて導いた運動方程式は人工ハロー軌道にある宇宙機制御に特化したものである.ハロー軌道の維持,ハロー軌道間の遷移という2つの制御則の有効性を架空の牽引ミッションを通して示されており,小天体の軌道変更の研究分野に対するインパクトは十分である.

  3. 宇宙電磁環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究

    2015年4月 - 2017年3月

    科学研究費補助金 

    山口皓平

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    担当区分:研究代表者 

  4. 宇宙電磁環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究

    2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    山口皓平

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

 

担当経験のある科目 (本学) 9

  1. 機械・航空宇宙工学実験第1

    2021

  2. 機械・航空宇宙工学実験第2

    2021

  3. 機械航空宇宙工学実験第1,第2

    2020

  4. 解析力学及び演習(演習パート)

    2020

  5. 自動車工学実験1

    2020

  6. 解析力学及び演習(演習パート)

    2019

  7. 機械航空宇宙工学実験第1,第2

    2019

  8. 自動車工学実験1

    2019

  9. 解析力学及び演習(演習パート)

    2018

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