スペースプレーン用空気吸込式エンジンに関する風洞実験

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044187
• Research Category: Grant-in-Aid for international Scientific Research
• Section: Joint Research .
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 棚次 亘弘 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (70013737)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 哲也 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助手 (80249937) ; 成尾 芳博 宇宙科学研究所, 衛星応用工学研究系, 助手 (70150050) ; 新井 隆景 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10175945) ; 安倍 隆士 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (60114849) ; 久保田 弘敏 東京大学, 工学部, 教授 (30114466)
• Keywords: スペースプレーン / 空気吸い込み式エンジン / エア・ターボ・ラムジェット / エアインテーク / 乱流混合 / 超音速風洞実験 / マッハ数スイープ

Research Abstract

完全再使用型二段式スペースプレーンに用いられる空気吸い込み式エンジンに関して、主要なコンポーネントを実際の飛行環境で試験する手法を調査、研究し、エンジンの性能および機能を確認することを目的とし研究を行った。飛行中に変化する大気をエンジンに効率よく取り入れるためのエアインテークの実験がまず必要となるが、今年度はそのための基礎試験、本実験の打ち合わせ、欧州におけるスペースプレーン研究(FESTIP計画)の調査を行った。エアインテークの基礎実験では遷音速、超音速域における全圧回復、流量捕獲等の空力性能を数値計算と実験によって比較し、良い一致を得た。このデータを元に来年度はONERAのマツハ数スイープ風洞によって、非定常的な制御に関する実験を行う予定である。将来的にはエンジンの性能を確認する一方で、ターボ機械から成る空気吸込式推進エンジンを極超音速気流の風洞内で試験する手法を研究することも大きな目標であり、ONERAの研究チームとその方法について密接な打ち合わせを行った。また、宇宙科学研究所内では予冷却器付のエア・ターボ・ラムジェットエンジンの地上・静止状態における燃焼試験を実施した。その結果予冷却器の冷却性能は確認できたものの、着霜による大きな圧力損失が問題となった。この実験にONERAの研究者を招聘し、実験方法、解析結果、今後の研究方法に対して討論を行い、夕一ボラムジェットエンジンに関する知見を深めた。定温触媒線を用いて燃焼器内の流れ場を計測し、混合度を評価することに成功した。

Research Products

• [Publications] 佐藤哲也、高木郁男他: "超音速機用軸対称型エアインテークの実験研究" 日本航空宇宙学会誌. 46・539. 651-659 (1998)
• [Publications] 小林弘明、佐藤哲也: "極超音速飛翔体の機体予圧縮に関する数値解析" 日本航空宇宙学会誌. 46・532. 303-310 (1998)
• [Publications] 佐藤哲也、棚次亘弘他: "プリクーラを装着したATREXエンジンの地上燃焼試験" 航空原動機・宇宙推進講演会講演集. 39. 108-113 (1999)
• [Publications] 小島孝之、棚次亘弘他: "超音速エアーインテークの遷音速領域における性能向上について" 航空原動機・宇宙推進講演会講演集. 39. 353-358 (1999)
• [Publications] 新井隆景,永田晴紀他: "定温触媒線を用いた触媒燃焼による超音速乱流混合の評価方法" 日本機械学会論文集(B編). 64・619. 793-799 (1998)
• [Publications] T.Arai, et.al.: "Evaluation of Supersonic Turbulent Mixing Using Catalytic Combustion of Constant Temperature Pt Wire" JSME International Journal. 42・1. 65-70 (1999)