2002 Fiscal Year Annual Research Report

超高速大気再突入飛行体の飛行環境予測技術の確立

Research Project

Project/Area Number	12305063
Research Institution	Institute of Space and Astronautical Science
Principal Investigator	安部隆士宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (60114849)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木宏二郎東京大学, 大学院・新領域研究科, 助教授 (10226508) 藤田和央宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助手 (90281584)
Keywords	Reentry / High-enthalpy / Non-equilibrium / Planetary Exploration
Research Abstract	惑星探査において惑星表面に観測機器を到達させるミッションや、地球へのサンプルリターンミッションの必要性が高まっており、これを実現するために必要な工学技術の確立が迫られている。特に地球へのサンプルリターンミッションでは惑星間軌道から直接地球大気に突入するため必然的に超高速(13km/sec)の再突入を行う必要があり、このため、未到達の工学技術を要求されている。このミッションで要求される飛行体の開発では、まず、その熱流体的飛行環境を十分に把握することが必要となる。このため、実験データの蓄積が必要であるが、それらの素過程を一つ一つ確立することは困難であり、ここでは、むしろ、飛行環境での衝撃層を模擬する装置として高速衝撃波管を用いて、衝撃層の内部構造を明らかにすることとした。そして、実験的に得られた衝撃層の内部構造を再現するべく、解析モデルの改良を行い、これにより、超高速再突入飛行条件での熱流体的解析モデルを確立し、飛行環境予測技術を確立していくことを目的として研究を進めた。まず、簡単化のため、先ず窒素ガスについての検討を進めた.具体的には、窒素分子起源の化学種についての物理量(回転、振動、電子励起温度、及び、電子密度)の空間分布の計測を行い、今まで知られていない温度非平衡性を見いだすとともに、電子密度の以上増加を見いだした.さらに、これらを説明する解析モデルを見いだした。次に、地球大気に再突入する際に問題となる空気(N2+O2)についての現象を対象とした。特に、空気中の窒素分子起源の化学種についての物理量(回転、振動、電子励起温度、及び、電子密度)の空間分布の計測を行った。その結果として、純粋窒素ガスで観測されたと同様の非平衡性を見いだしている。また、窒素ガス中に見いだされた非平衡性を説明する解析モデルを構築した。さらに、酸素分子起源の化学種に関するデータを吸収分光法を用いて蓄積するとともに、実験で見いだされた非平衡性についての熱流体的解析モデルを構築した。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Otsu, H., T.Abe, Y.Onishi A.Sasoh, K.Takayama: "Numerical Investigation, of High-Enthalpy Flows Generated by Expansion Tube"AIAA Journal. Vol.40 No.12. 2423-2430 (2002)
[Publications] 安部隆士: "超軌道からの地球大気再突入に関わる非平衡実在気体流れ"日本航空宇宙学会誌. 第50巻. 12-17 (2002)
[Publications] Fujita, K., S.Sato, T.Abe, Y.Ebinuma: "Experimental Investigation of Air Radiation from behind a. Strong Shock Wave"Journal of Thermophysics and Heat Transfer. Vol.16 No.1. 77-82 (2002)
[Publications] Fujita, K., Abe, T.: "State-to-state Nonequilibrium Rotational Kinetics of Nitrogen behind a Strong Shock Wave"AIAA paper. 2002-3217. 1-9 (2002)
[Publications] 鈴木宏二郎: "再突入カプセルにおけるアブレーションと化学非平衡衝撃層流れの連成解析"日本航空宇宙学会誌. 50(582). 133-139 (2002)
[Publications] 山田和彦, 藤松信義綿貫忠晴鈴木宏二郎: "垂直着陸するロケットの底面空気力に関する実験的研究"日本航空宇宙学会論文集. 50(577). 41-47 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

超高速大気再突入飛行体の飛行環境予測技術の確立

Principal Investigator

安部 隆士 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (60114849)

Research Products

[Publications] Otsu, H., T.Abe, Y.Onishi A.Sasoh, K.Takayama: "Numerical Investigation, of High-Enthalpy Flows Generated by Expansion Tube"AIAA Journal. Vol.40 No.12. 2423-2430 (2002)

[Publications] 安部 隆士: "超軌道からの地球大気再突入に関わる非平衡実在気体流れ"日本航空宇宙学会誌. 第50巻. 12-17 (2002)

[Publications] Fujita, K., S.Sato, T.Abe, Y.Ebinuma: "Experimental Investigation of Air Radiation from behind a. Strong Shock Wave"Journal of Thermophysics and Heat Transfer. Vol.16 No.1. 77-82 (2002)

[Publications] Fujita, K., Abe, T.: "State-to-state Nonequilibrium Rotational Kinetics of Nitrogen behind a Strong Shock Wave"AIAA paper. 2002-3217. 1-9 (2002)

[Publications] 鈴木 宏二郎: "再突入カプセルにおけるアブレーションと化学非平衡衝撃層流れの連成解析"日本航空宇宙学会誌. 50(582). 133-139 (2002)

[Publications] 山田 和彦, 藤松信義 綿貫 忠晴 鈴木宏二郎: "垂直着陸するロケットの底面空気力に関する実験的研究"日本航空宇宙学会論文集. 50(577). 41-47 (2002)

安部隆士宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (60114849)

[Publications] 安部隆士: "超軌道からの地球大気再突入に関わる非平衡実在気体流れ"日本航空宇宙学会誌. 第50巻. 12-17 (2002)

[Publications] 鈴木宏二郎: "再突入カプセルにおけるアブレーションと化学非平衡衝撃層流れの連成解析"日本航空宇宙学会誌. 50(582). 133-139 (2002)

[Publications] 山田和彦, 藤松信義綿貫忠晴鈴木宏二郎: "垂直着陸するロケットの底面空気力に関する実験的研究"日本航空宇宙学会論文集. 50(577). 41-47 (2002)