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Research on Advanced Applications of Deployable Aeroshell Technology to Realize Ultra-Small Planetary Probes

Research Project

Project/Area Number 20H02360
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

Principal Investigator

Yamada Kazuhiko  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 (20415904)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永田 靖典  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, 特任助教 (20635594)
高橋 裕介  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40611132)
佐藤 泰貴  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 (70726760)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords大気圏突入技術 / 高速流体力学 / 柔軟構造 / 惑星探査 / 形状記憶合金 / 流体構造連成解析
Outline of Research at the Start

本研究は、将来の大気圏突入技術として注目されている展開型柔軟エアロシェル技術をさらに進化させて応用することで、超小型クラスの探査機によるこれまでにない新しい惑星探査手法を切り開く可能性のある2つの技術、①展開型柔軟エアロシェルの分離抗力変調型エアロキャプチャ技術、②形状記憶合金(SMA)を使った超軽量・シンプルな展開型柔軟エアロシェル、についての研究を行う。極超音速風洞試験や数値解析手法を駆使し、極超音速気流中での複合的な現象の理解を進め、それをもとに探査機システムへの適用検討を実施する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, advanced applications of the deployable aeroshell, which is promising as EDL technology in the next generation, have been researched, on following topics: drag modulation aerocapture with a jettison of deployable aeroshell and automatic passive deployable aeroshell with shape memorial alloy (SMA). As remarkable achievements of this research, jettison of flexible aeroshell in hypersonic flow and passive deployment of SMA aeroshell by the aerodynamic heating can be demonstrated using the hypersonic wind tunnel. These are key technologies for each topic and the successful results enhance the feasibility of these advanced applications.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

わずか20年ほど前に提唱された超小型衛星技術は、地球周りの宇宙開発の在り方を大きく変えた。多くの人が宇宙開発に参画し、さまざまなアクティビティやビジネスが創出された。この流れが惑星探査へ波及し始めている。ここで研究を進めた先進的な大気圏突入技術は、超小型衛星が惑星探査に本格的に利用されるための最後の鍵技術とも考えられており、これらの技術が実利用されるようになれば、超小型探査機による頻度の高い惑星探査が実現し、惑星探査の世界に革新が起きると期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Fluid-structure interaction characteristics of inflatable reentry aeroshell at subsonic speed2023

    • Author(s)
      Saha Sanjoy Kumar、Tobari Junki、Takahashi Yusuke、Oshima Nobuyuki、Moriyoshi Takahiro、Yamada Kazuhiko、Shibata Ryoichi
    • Journal Title

      Aerospace Science and Technology

      Volume: 133 Pages: 108112-108112

    • DOI

      10.1016/j.ast.2023.108112

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Passive deployment demonstration of shape memory alloy-type deployable aeroshell using a hypersonic wind tunnel2023

    • Author(s)
      Yamada Kazuhiko、Akiyama Fuya、Nagata Yasunori
    • Journal Title

      CEAS Space Journal

      Volume: - Issue: 1 Pages: 19-29

    • DOI

      10.1007/s12567-023-00481-4

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Trajectory reconstruction for nanosatellite in very low Earth orbit using machine learning2022

    • Author(s)
      Takahashi Yusuke、Saito Masahiro、Oshima Nobuyuki、Yamada Kazuhiko
    • Journal Title

      Acta Astronautica

      Volume: 194 Pages: 301-308

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2022.02.010

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aerodynamic instability of an inflatable aeroshell in suborbital re-entry2020

    • Author(s)
      Takahashi Yusuke、Ohashi Tatsushi、Oshima Nobuyuki、Nagata Yasunori、Yamada Kazuhiko
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 32 Issue: 7 Pages: 075114-075114

    • DOI

      10.1063/5.0009607

    • NAID

      120007097391

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Aero-structural Analysis of Deployable Aeroshell in Transonic Flow2023

    • Author(s)
      Sanjoy Kumar Saha and Yusuke Takahashi
    • Organizer
      AIAA SciTech Forum 2023
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hypersonic Wind Tunnel Test of Passive Deployable Aeroshell Using Shape Memory Alloy2022

    • Author(s)
      Kazuhiko Yamada, Fuya Akiyama, Yasunori Nagata
    • Organizer
      2nd International Conference on Flight Vehicles, Aerothermodynamics and Re-entry Missions and Engineering, FAR2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Separation Demonstration of Flexible Aeroshell in Hypersonic Flow for Drag-Modulation Aerocapture2022

    • Author(s)
      Tsuyoshi Miyamori, Kazuhiko Yamada, Yasunori Nagata, Jun Koyanagi
    • Organizer
      19th International Planetary Probe Workshop (IPPW2022)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Coupled Aeroelastic and Aerodynamic Study of Inflatable Aeroshell in Transonic Flow2022

    • Author(s)
      Sanjoy Kumar Saha, Yusuke Takahashi
    • Organizer
      25th SNU-HU joint symposium
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 抗力変調エアロキャプチャにおける軌道解析と極超音速風洞を用いたエアロシェル分離試験による成立性の評価2022

    • Author(s)
      宮盛剛, 山田和彦, 小柳潤
    • Organizer
      第32回アストロダイナミクスシンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷音速域における展開型膜面エアロシェルの空力構造連成特性2022

    • Author(s)
      Sanjoy Kumar Saha、高橋裕介
    • Organizer
      2022年度 日本機械学会年次大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速気流における薄翼の分離型解法に基づく連成解析2022

    • Author(s)
      Vidyut BALAJI,Sanjoy Kumar SAHA,高橋裕介
    • Organizer
      日本機械学会第35回計算力学講演会(CMD2022)
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟構造大気突入機の流体構造連成について2022

    • Author(s)
      高橋裕介、Sanjoy Kumar Saha、
    • Organizer
      第66回宇宙科学技術連合講演会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状記憶合金型展開エアロシェルの構造強度の関する実験的研究2022

    • Author(s)
      岡田枝恩、山田和彦、永田靖典、西田浩之
    • Organizer
      令和4年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Aero-Structural Analysis of Flexible Structure Membrane Aeroshell2022

    • Author(s)
      Sanjoy Kumar Saha, Junki Tobari, Yusuke Takahashi
    • Organizer
      preCICE Workshop #3
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 展開型エアロシェルを利用した超小型惑星探査プローブ SPUR2021

    • Author(s)
      山田和彦
    • Organizer
      宇宙理工学連携機構 CROiSSanT 発足シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大気再突入機・探査機に対するオープンソースソフトウェアを用いたFSI解析について2021

    • Author(s)
      高橋裕介
    • Organizer
      計算工学講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Simulation of Fluid-Structure Interaction for Thin Flat Delta Wing at Transonic Speed based on Opensource Software2021

    • Author(s)
      Yusuke Takahashi
    • Organizer
      9th edition of the International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Passive Deployment Demonstration of Shape Memory Alloy Type Aeroshell Using Hyper Sonic Wind Tunnel2021

    • Author(s)
      Fuya Akiyama, Jun Koyanagi, Kazuhiko Yamada
    • Organizer
      18th International Planetary Probe Workshop
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型衛星BEAKミッション用SMAエアロシェルフライトモデルの開発と検証試験2021

    • Author(s)
      秋山 風也、小柳 潤、永田靖典、山田和彦
    • Organizer
      第65回宇宙科学技術連合講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷音速風洞実験における柔軟構造エアロシェルのFSI挙動2021

    • Author(s)
      戸張純希、若林海人、高橋裕介、森吉貴大、山田和彦
    • Organizer
      令和3年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状記憶合金型エアロシェルの極超音速気流中における展開挙動・空力特性に関する実験的研究2021

    • Author(s)
      秋山風也、小柳 潤、永田靖典、山田和彦
    • Organizer
      令和3年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟構造エアロシェルのFSI解析について2021

    • Author(s)
      高橋裕介,戸張純希、大島伸行,柴田良一
    • Organizer
      第35回数値流体力学シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 柔軟構造エアロシェルと流体構造連成シミュレーション2021

    • Author(s)
      戸張純希, 髙澤秀人, 高橋裕介, 大島伸行, 柴田良一
    • Organizer
      第65回宇宙科学連合講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 大気密度推定に向けたガウス過程回帰による展開型超小型衛星の軌道構築2021

    • Author(s)
      高橋裕介
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 遷音速気流における薄型デルタ翼の流体構造連成について2021

    • Author(s)
      高橋裕介
    • Organizer
      第34回計算力学講演会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超小型衛星BEAKミッション用SMAエアロシェルの開発2020

    • Author(s)
      秋山風也、小柳潤、山田和彦
    • Organizer
      第64回宇宙科学技術連合講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 火星抗力変調方式エアロキャプチャにおけるエアロシェル分離アルゴリズム手法提案とその評価2020

    • Author(s)
      竹田悠志、山田和彦、小柳潤
    • Organizer
      第64回宇宙科学技術連合講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 極超音速風洞を利用した形状記憶合金型エアロシェルの展開試験2020

    • Author(s)
      秋山風也、小柳潤、山田和彦
    • Organizer
      令和2年度宇宙航行の力学シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 極超音速風洞を用いた展開型柔軟エアロシェル分離試験2020

    • Author(s)
      竹田悠志、森吉貴大、小柳潤、永田靖典、山田和彦
    • Organizer
      令和2年度衝撃波シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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