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Minimization of propellant consumption in returning flight of vertical landing reusable rocket

Research Project

Project/Area Number 18K04569
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

Nonaka Satoshi  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40332150)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords垂直着陸 / 再使用型ロケット / 推進剤消費最小化 / 帰還飛行 / 姿勢制御 / 空力減速 / 再使用ロケット / 推進剤消費 / 姿勢転回 / 再使用ロケット帰還飛行 / 姿勢転回運動
Outline of Final Research Achievements

For the vertical landing type reusable rocket, it is necessary to decelerate during returning flight for its soft landing of the ground. A large amount of propellant will be used for its deceleration mainly by engine thrust. This causes a decrease of launch capability. In this study, To minimize a propellant consumption in a returning flight, a method of deceleration by maximum use of aerodynamic force was proposed for the vertical landing reusable rocket. Vehicle shape and attitude control method were considered from the viewpoint of aerodynamics and kinetic mechanics by wind tunnel tests and motion analysis. As a result, the feasibility of attitude control during deceleration and the effectiveness for reduction of propellant consumption are indicated for returning flight of vertical landing reusable rocket.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

空気力により十分に減速することで帰還時の推進剤消費を最小にするための機体形状や姿勢制御方法を空気力学や運動力学の観点からの考察し、垂直着陸式の再使用型ロケットとして帰還飛行を成立させる解を導き出した。この帰還方式が垂直着陸式の再使用型ロケットで実現されれば、打ち上げ性能を大幅に向上することが可能となり、本研究で得られた成果は将来のロケットシステム構築に必要となる空力設計や帰還飛行方法の考え方を示すものである。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019 2018

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] 垂直離着陸型ロケットの帰還飛行における姿勢転回運動の動的風洞試験2020

    • Author(s)
      武藤智太朗,野中 聡
    • Organizer
      令和2年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 垂直離着陸型ロケットの姿勢転回飛行における大迎角空力特性と運動解析2019

    • Author(s)
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • Organizer
      第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空力舵面制御による垂直離着陸型ロケットの滑空飛行に関する研究2019

    • Author(s)
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • Organizer
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 垂直離着陸型ロケットの帰還飛行における空力特性と運動解析2019

    • Author(s)
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • Organizer
      令和元年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 再使用ロケット研究の現状と空気力学の課題2019

    • Author(s)
      野中聡
    • Organizer
      令和元年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 再使用ロケット実験機RV-Xの空気力学2018

    • Author(s)
      中村隆宏、武藤智太郎、野中聡
    • Organizer
      宇宙航行の力学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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