概要

本論文は、全電動航空機の編隊飛行における巡航速度を最適化するための制御フレームワークを提案しています。先行機と後続機の関係を考慮し、運用コストと空域の複雑性（管制業務負荷）のバランスを取ることを目標としています。低高度都市航空モビリティ（AAM/UAM）の実用化を想定し、新たな動的作業負荷関数を開発することで、より効率的で安全な航空機編隊飛行システムの実現を目指しています。

ポイント

  • 最適制御フレームワークの開発：前後の航空機関係における巡航速度の最適化により、運用コストと管制業務負荷の両立を実現

  • ペアワイズ動的作業負荷（PDW）関数：パイロット間の調整努力と管制業務をモデル化する新規指標を導入し、空域複雑性を定量化

  • 縦風乱流への対応：全電動航空機が横風などの気象条件下でも最適速度を維持できる解析的手法を確立

  • 異種機群への拡張：非線形動力学を持つ異なる仕様の航空機混在編隊に対し、実用的な準最適解を提供

  • 文字列安定性の保証：編隊全体の安定性を形式的に証明し、機間の安全距離を維持しながら効率的な編隊飛行を実現

  • UAM実装への検証：低高度空路での実飛行ケーススタディにより、提案手法の実用性と準最適解の精度を確認

出典

String stable platoons of all-electric aircraft with operating costs and airspace complexity trade-off

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