| Project/Area Number |
19F19717
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
丹野 英幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (30358585)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MANOHARAN ROUNAK 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-11-08 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
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| Keywords | 極超音速流れ / 吸収分光 / 半導体レーザー / 衝撃風洞 / 極短時間計測 / 極超音速流 |
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| Outline of Research at the Start |
大気圏再突入時の秒速8km/sの空気の流れを作り出す衝撃風洞は、空気を10000度に加熱するため、酸素・窒素分子が原子状態に変わってしまい、正確な温度・密度がわかりません。更に、空気の流れが持続する時間が千分の数秒と極めて短いため、一般的な装置での計測は不可能です。この研究では半導体レーザーを用いた分光法（TDLAS：可変波長半導体レーザー吸収分光法）を新たに開発し、極めて短い時間で、秒速8km/sの高温衝撃風洞の空気の温度・密度を計測する技術を開発します。計測結果はコンピュータによる計算予測値と比較し、正しさを検証します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
開発した半導体レーザー吸収分光装置は水分子の吸収線を計測することで、気流温度を同定する。温度計測のための水分子濃度は高速気流条件（高よどみ点温度条件）で減少するため、吸収強度も低下し、計測光路に残存する微少の水分子による吸収が計測信号にオーバーラップすることで、信号／雑音比が低下する。残存する微少水分子の影響を除くために、気密観測部（風洞計測室外部プラットフォーム）を新たに開発し、計測部を10Pa程度の真空雰囲気とすることで残存水分子の吸収を極力押さえ込んだ。
新たな気密観測部を用いて高温衝撃風洞HIESTによる極超音速気流の温度計測試験を実施した。高温実在気体効果が顕著となる最高秒速5km/s(よどみ点エンタルピ12MJ/kg)の条件での気流温度(静温)の計測に成功した。これまで半導体レーザーで観測できた気流速度の限界は4km/sであり、5km/sの高速条件での気流温度の実測結果の報告は世界的にも例は無く、高温極超音速風洞試験の気流同定、および数値シミュレーションの比較検証用データとして極めて貴重な結果である。
また本分光装置の特色である50μ秒毎の高速サンプリングによって、気流温度の時間履歴が得られた。気流温度が準定常となる時間を定量的に判断できることから、試験時間が短い衝撃風洞の気流評価において最も重要となる試験時間（準定常時間）の定量化も可能となった。
研究成果は2021年度の学会で発表予定であったが、口頭発表セッションが間近にキャンセルされたため、発表ができなかった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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