レーザ分光による再突入飛翔体まわりの非平衡流の実験的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08751066
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 山田 哲哉 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助手 (10280554)
• Keywords: 再突入 / レーザー計測 / 高エンタルピー気流

Research Abstract

再突入飛翔体,将来型宇宙輸送システムなどの遭遇する飛行環境の正確な熱空気力学的予測は,飛翔体システムの設計指針を与える観点から非常に重要な課題である.これらの飛翔体まわりは,化学的に非平衡な高エンタルピ流れである.本研究の目的は非平衡高エンタルピ気流の励起・緩和に関する様々な量子力学的非平衡モデルを,近年急速に発達してきたレーザ技術を用いて実験的に検証評価し,非平衡気体物理学の分野で用いられる様々なモデルを批判/支持すべき実験的証拠を与える点で,広く一般に高温気体力学の学術基礎に貢献しようとするである.
当該研究代表者らは宇宙科学研究所の再突入飛行環境模擬装置の発生する高エンタルピー気流をもちいて,非平衡高温気体力学に関する実験を続けている.今年度は,この高エンタルピー気流中に存在するNOの非平衡温度をレーザ誘起蛍光法によって取得し,NO振動緩和率が酸素や窒素分子のそれに比較して2桁以上小さい値を有することを突き止めた.この結果を用いた非平衡流れ場解析数値コードを修正し,飛行環境の正確な予測が可能になると期待される.尚,この実験によって確立されたレーザによる非平衡温度計測技術は,実際の再突入カプセル搭載レーザ再突入飛行環境計測実験のスキームとして採用され,システム設計が進行中である.また,飛翔体の耐熱シールドであるアブレーション生成物の数密度,非平衡温度計測をを行うため励起スキームの確立,励起波長の同定を行い,アブレータ表面損耗の支配的メカニズムである酸化/昇華の定量的把握が可能になった.