航空宇宙機の最適なデザインを考える「最適設計」

東京・大阪間をどう移動するか

私たちの身のまわりに起こる現実の問題は、ほぼすべて「多目的問題である」と言うことができます。例えば、どんなアルバイトをしようかと考えたときに、時給で決めるのか、仕事の楽さで決めるのか、選択の基準は一つではありません。このような多目的問題に対して、最適性を調べるのが、「多目的最適化」という作業です。東京から大阪に行く場合の、最適な交通手段を考えるとします。自家用車で行く方法、バスで行く方法、新幹線や飛行機で行く方法など、いくつか選択肢が考えられますが、どの方法も、最適ではないとは言えません。かかる費用を重視するのか、時間を重視するのかによって、最適な手段は異なってくるからです。ただし、選択の仕方によっては、費用も時間もそれなりにかかってしまうこともあり、そうした手段は最適とは言えなくなります。

最適な航空機の形とは？

航空宇宙機のデザインを考える場合も、多目的最適化が用いられます。航空機の設計をするときに、考えるべき要素としては、性能、燃費、重さ、騒音、製造コストなど、さまざまなものがありますが、飛行速度を上げようとすると、騒音が大きくなるなど、一方を向上させると一方が悪化するという項目が必ず出てきます。それらの項目を比較検討し、より目的にあった、最適な設計をする、それが、「多目的最適設計」というものです。多目的問題では最適な解は一つではないので、目的やニーズに応じて、機体のデザインは多種多様なものが考えられます。

失敗は決して無駄ではない

最適設計にあたっては、さまざまな設計パターンのシミュレーションを行います。膨大なシミュレーションを行う中で、最適ではない事例も多数発見されますが、それは、「最適化」としては失敗であっても、無駄な作業ではありません。失敗に関する情報を得られるのもシミュレーションの良いところです。悪い情報も知ることで、より最適な解に近づくことが可能になるのです。

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先生情報 / 大学情報

東京都立大学システムデザイン学部航空宇宙システム工学科准教授金崎雅博先生

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航空宇宙工学、設計工学

メッセージ

あなたは高校で、国語、数学、英語など、いろいろな科目を一生懸命に勉強していることと思いますが、それぞれの科目のつながりについては、あまり考えたことはないのではないでしょうか。実は、深く勉強するにあたっては、それぞれの科目はつながっているのだという気づきがとても重要です。そのことに気づくのが遅いと、勉強がつまらないものになってしまいますから、科目のつながりを意識しながら、高校の勉強に励んでください。

先生への質問

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