Analogy between radiation and hypersonic flow for expansion tunnel
| Project/Area Number |
22K04531
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
嶋村 耕平 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (90736183)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 極超音速流れ / 膨張波管 |
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| Outline of Research at the Start |
気流密度と宇宙機の代表長さから決まるバイナリースケール則では、主に衝撃波層内の酸素分子の解離反応をフライトと風洞実験で合わせることが肝心である。このバイナリースケール則は地球周回軌道からの再突入に適用されるものである。一方で、惑星探査からの帰還のような10km/sを超える気流では輻射加熱が支配的になる。つまり、既存の相似則が適用可能かは検証の余地がある。本研究では、10km/sを超える気流を生成可能な膨張波管を使った実験で宇宙機模型周りの空力加熱（対流・輻射）を求め、相似則について検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、空力輻射加熱に対応した秒速10 kmを超える超高速気流の流体相似則を導くことである。輻射強度を決める成分と体積に着目し、二つの無次元数「グラール数」と「比衝撃波離脱距離」を、極超音速風洞（膨張波管）を使った気流実験から求める。比衝撃波離脱距離について調べるため、1/10スケールのはやぶさ再突入カプセルを使用して表面裏面の空力加熱計測を行った。
表面の空力加熱はE型同軸熱電対と高速応答増幅器により秒速6-10km/sの範囲内で再現性高く計測することができた。一方で、背面の空力加熱は表面の1/100程度と予想されており、実験においても熱電対の計測下限を下回り計測することが出来なかった。このため、背面についてはいくつかのセンサを開発・導入を進めた。熱伝導率の高いCVDダイヤモンドを用いたサーモカロリーメータやイットリウム系高温超電導体を用いた半導体熱電対を準備し、次年度の試験に向けた準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り極超音速風洞（膨張波管）における超軌道である10-11km/sの空力加熱試験を実施できている。表背面計測のうち、表面については技術的に成立し、背面が今後の課題である。今のところ感度が高いセンサーを準備できており、次年度に向けて計測の見通しが立っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1/5スケールの供試体模型の背面に高感度センサーを導入し、極超音速風洞にて試験を行う予定である。はやぶさカプセル模型の供試体表面と背面を同時に計測を進めることで、空力加熱の流体相似則を実験データを得ることを次年度の目的としたい。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
