2004 Fiscal Year Annual Research Report
高精度解析手法を用いた再使用型宇宙輸送システムの複合領域最適設計
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16760642
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
土屋 武司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (50358462)
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 再使用型宇宙輸送機 |
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| Research Abstract |
現在の使い捨てロケットに替わる再使用型宇宙輸送システムの複合領域設計問題に対して,従来の簡易的な解析手法だけでなく,より高精度な解析手法を導入するアルゴリズムとフレームワークの構築を行う.また,再使用型宇宙輸送システムの複数のコンセプトを比較検討およびそのための実験機の最適設計を行うことが本研究の目的である.以上の目的を達成するため,以下の研究を行った.
(1)検討する基準形態の宇宙輸送機を計算機上で定義するためにCADソフトを導入した.また,CADソフトからの出力をCFDなどの空力推算ツールに自動的に取り込むために,その出力ファイル形式を調整,修正する方法を調査した.これにより,最適化計算内においてCADで作られた機体を自動的に最適化していくことが可能とする目安が立った.
(2)高精度であるが計算負荷が大きいCFDソフトを最適化計算に取り込むために応答曲面法を用いる方法の研究を行った.制約条件が存在する解空間の中から少ないサンプル点を選び,精度良い応答曲面を得るための新たな手法を提案した.これによって,従来の最適化法内に計算負荷が大きいCFD計算などの解析手法を取り込むことが可能となった.
(3)共同研究契約を結んでいた独立行政法人宇宙航空研究開発機構(JAXA)から,将来の宇宙輸送システムへの使用が期待される空気吸い込み式エンジン(予冷ターボジェットエンジン,デュアルモードエンジン)の性能データと,今後実施予定の実験機に関する情報を得た.これを受けて,上記(1)(2)で研究開発を行った解析手法と最適化手法を適用し,現時点で最適と思われる単段式宇宙往還機の最適設計とエンジン実証のために予定されている実験機の形状改善の提案を行った.
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