自然言語でAIに飛行機の翼設計を依頼し、CADで完成させる方法

GPT-O1を活用してエアフォイル設計ができます。

1. 設計目標の定義

設計者はO1に対し、次のように自然言語で依頼できます：

「時速50マイルに最適化されたエアフォイルを5つ設計してください。条件は以下の通り：
最小揚力対抗力比（L/D）は15以上
迎え角（AoA）は5度」

2. O1のデータ解析と数式生成

O1は受け取った自然言語の指示を解析し、必要な設計条件を技術的なパラメータに変換します。例えば：

• 時速50マイルにおける流体の空力特性を計算

• 必要な揚力と抗力の値を算出

次に、流体力学に基づく偏微分方程式（ナビエ-ストークス方程式など）を生成し、それを解くことで空力性能を評価します。このプロセスでは、通常の人間のエンジニアが必要とする高度な数学的知識を自動化しています。

3. 設計プロセスのシミュレーション

O1は以下のステップを通じて、シミュレーションを行います：

1. エアフォイル形状の初期案を作成

   • 既存のデータベースや過去の設計を参考に初期設計案を生成

2. 空力性能のシミュレーション

   • 生成した形状について、迎え角や速度条件に基づくシミュレーションを実施

   • 複数の形状を同時並行で評価

これにより、数値的な条件を満たす形状が自動的に選別されます。

4. CAD設計ファイルの生成

シミュレーションの結果に基づき、O1は次のような設計データを出力します：

• エアフォイルの詳細な形状データ

  • 各断面の形状（座標データや曲率など）

  • 断面をつなぐ3D形状のモデル

• CAD用データフォーマット

  • STEPファイルやIGESファイルなど、3D設計ソフトでそのまま使用できる形式

たとえば、O1は「SolidWorks」や「AutoCAD」といったCADソフトウェア用のデータを生成します。

5. 最終的な設計の微調整

生成されたCADファイルは、以下のような微調整が可能です：

• 翼の形状を手動で修正し、特定の要求に適合させる

• 必要に応じて付加的な構造部品（取り付け部や補強材）を追加

O1はこれらの調整に必要なガイドラインを提供し、設計者の作業を支援します。

6. 製造準備と出力

設計が完了したエアフォイルは、製造プロセスに対応するデータ形式に変換されます。たとえば：

• CNC加工用データ

  • 数値制御機械で加工可能な形状データ

• 3Dプリント用データ

  • STL形式での出力

製造前にシミュレーション結果を再確認し、期待通りの性能を発揮することを保証します。

この方法のメリット

• 設計スピードの向上複数案の比較を短時間で実現

• 専門知識不要エンジニアリングの深い知識がなくても高度な設計が可能

• 精度の向上複雑な数式やシミュレーションを自動で処理

• コスト削減人員と時間を削減し、効率化

O1によるエアフォイル設計は、従来必要だった手作業や経験に頼る部分を自動化し、より創造的で戦略的な設計の可能性を広げています。