Fluid-structure interaction in dynamic attitude instability of inflatable aeroshells

• Project/Area Number: 24K01072
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 高橋 裕介 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40611132)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 和彦 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) ; 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)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2027: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 流体構造連成 / 柔軟エアロシェル / 惑星大気突入 / 空力動的姿勢不安定 / 成層圏気球投下による実飛行実験

Outline of Research at the Start

柔軟構造大気突入機は、軽量・大面積の柔軟エアロシェルによって効率的な空力減速を果たし、空力加熱や終端速度の低減を実現する。しかし柔軟エアロシェルは織物のように空気力で変形し、空力特性も変化する。この双方向な流体と構造の連成挙動が、機体姿勢運動の発散にどのような影響を及ぼすか明らかではない。本研究では、数値実験、風洞実験、成層圏気球による飛行実験に基づき、空気力・構造・運動の連成挙動を明らかにする。加えて、機械学習を活用した最適化スキームを構築し、姿勢不安定を抑制する機体形状を提案する。さらに飛行試験を通したシステム工学人材の育成にも貢献する。