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高精度解析手法を用いた再使用型宇宙輸送システムの複合領域最適設計

Research Project

Project/Area Number 16760642
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

土屋 武司  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (50358462)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords航空宇宙工学 / 再使用型宇宙輸送機 / 複合領域最適化
Research Abstract

現在,使い捨てロケットに替わる再使用型宇宙輸送システムの研究開発が世界中で行われているが,その実現は程遠い.これは技術的問題点が個々の技術分野に存在するだけでなく,複数の分野(複合領域)に跨った問題が存在することによる.そこで,各技術分野をいかに統合するか,機体コンセプト,打ち上げ方式,推進エンジンについて統合的にどれほど正確な評価を下せるかが重要である.本研究では,再使用型宇宙輸送システムとその実現に向けた先進的実験航空機の複合領域設計問題に,従来の簡易的な解析手法だけでなく,より高精度な解析手法を導入する.そして,これら解析手法をまとめ,大きな計算負荷に耐えうる複合領域最適化法の研究を行う.また,再使用型宇宙輸送機およびその実験機の複数のコンセプトに適用する.以下に本年度の成果をまとめる.
1 複合領域最適設計に簡易解析手法とともに,CFDソフトと構造解析を含む重量解析ソフトを取り込むことを試み,従来の応答曲面法に加え,簡易/詳細複合モデル化(Variable Complexity Modeling)法を提案した.
2 複合領域最適設計が含む解析手法の不確実さを考慮したロバスト最適化法の新たな手法を提案した.
3 本研究で開発した複合領域最適化法を用いて,宇宙航空研究開発機構(JAXA)との共同研究下で,超音速,極超音速実験機の複数システムの検討を行い,その成立性と最小規模の実験機を求めた.上記1,2の提案手法を適用し,これら手法を考慮した場合としない場合について最適解が異なるかを比較し,上記手法の有効生を確認した.
4 本年度は本研究の最終年度であるため,これまでの研究成果を総括し,多数の口頭発表とともに6件の査読付き学術雑誌(うち3件は査読済み掲載待ち)に発表した.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2007 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (9 results)

  • [Journal Article] Multidisciplinary Design Optimization of Space Plane Considering Rigid Body Characteristics2007

    • Author(s)
      Yokoyama, N., Suzuki, S., Tsuchiya T., Taguchi, H., Kanda.T.
    • Journal Title

      Journal of Spacecraft and Rockets 44・1

      Pages: 121-131

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 高高度気球を用いた極超音速エンジン小型実験機に対する軌道最適化と概念検討2006

    • Author(s)
      土屋武司, 竹中陽一, 田口秀之, 澤井秀次郎
    • Journal Title

      日本航空宇宙学会論文集 54・629

      Pages: 266-271

    • NAID

      10018055265

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hybrid-GAを用いた二段式スペースプレーンの最適設計2006

    • Author(s)
      今村俊介, 小島広久, 土屋武司, 久保田弘敏
    • Journal Title

      日本航空宇宙学会論文集 54・630

      Pages: 279-287

    • NAID

      10019370509

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Optimal Design of Two-Stage-to-Orbit Space Planes with Airbreathing Engines2005

    • Author(s)
      土屋武司, 森隆茂
    • Journal Title

      Journal of Spacecraft and Rockets 42・1

      Pages: 90-97

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Optimal Conceptual Design of Two-Stage Reusable Rocket Vehicles Including Trajectory Optimization2004

    • Author(s)
      土屋武司, 森隆茂
    • Journal Title

      Journal of Spacecraft and Rockets 41・5

      Pages: 770-778

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Trajectory Optimization and Conceptual Study of Small Test Vehicles for Hypersonic Engine Using High-Altitude Balloon

    • Author(s)
      Tsuchiya, T., Takenaka, Y., Taguchi, H., Sawai, S.
    • Journal Title

      Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences (印刷中)

    • NAID

      10019556335

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Convergence Acceleration of Direct Trajectory Optimization Using Novel Hessian Calculation Methods

    • Author(s)
      Yokoyama, N., Suzuki, S., Tsuchiya, T.
    • Journal Title

      Journal of Optimization Theory and Applications (印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Multidisciplinary Design Optimization for Hypersonic Experimental Vehicle

    • Author(s)
      Tsuchiya, T., Takenaka, Y., Taguchi, H.
    • Journal Title

      AIAA Journal (印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 高高度気球を用いた極超音速エンジン小型実験機に対する軌道最適化と概念検討

    • Author(s)
      土屋武司, 竹中陽一, 田口秀之, 澤井秀次郎
    • Journal Title

      日本航空宇宙学会論文集

    • NAID

      10018055265

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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