2018 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of Flight Technique for Next Generation Rocket Driven by an Intense Electromagnetic Beam
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17K14872
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 聖幸 東北大学, 工学研究科, 助教 (00794067)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | MITA / ビーム誘起放電 / 超音速飛行 / 剥離抑制 / 流体場制御 / プラズマ / 電磁波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Microwave-Driven In-Tube Accelerator (MITA) 内部の多次元的な放電構造，電磁波伝搬構造，衝撃波構造及び推力を調査する為，電磁波-プラズマ-衝撃波を連成して解く軸対称二次元カップリング計算コードを構築した．導波管内部に設置した機体後部にてビームが集光される事で超臨界電場が形成され，電離及び中性粒子加熱を維持出来る事を見出した．更にプラズマと電磁波との相互作用により電磁波が定在化し，離散的な電離構造が形成される事を示した．プラズマは拡散と電離を繰り返す事で電磁波源に向かって伝搬し，その際にプラズマ先頭でのみ電磁波エネルギーが吸収される．その際に誘起される衝撃波構造はプラズマ分布を反映したものとなり，レーザー放電で見られる球形状ブラスト波とは異なる構造を呈する．また機体後方における電磁波回折により機体表面近くでプラズマが形成され，衝撃波発生位置と機体表面との距離がより近付く事によって獲得推力が強化される事が示された．この電磁波回折による推力強化の為，レーザーを用いたシステムと比較するとより高推力を獲得出来る可能性が数値的に示され，MITA システムの優位性が確認された．
また新たなビーム飛翔システムとして，超音速翼周りへの繰り返しパルス照射を提唱した．超音速翼下面にパルスビームを集光して超音速で伝搬するブラスト波を誘起し，それが翼後縁を通過する際にプラントルマイヤー膨張を生ずる．この膨張波が超音速翼上面の剥離領域に接触する事で逆圧力勾配が緩和，そして剥離が抑制され，揚抗比が改善される事が数値計算により示された．この空力特性改善効果を実証する為に風洞実験を実施した所，数値計算結果と同様の傾向を得る事に成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究ではビームを使用した飛翔システムを二種類提唱し，数値計算により推力獲得メカニズムや放電現象の調査を行い，有用性を示す事が出来た．更に超音速ビーム飛翔システムに関しては，超音速風洞実験を実施する事によって数値計算の妥当性を検証し，繰り返しパルス照射による空力性能改善効果を実証する事に成功した．以上より，本研究はおおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
MITA システムの数値計算においては，亜臨界ビーム照射時のプラズマ形成過程を模擬出来ていない．従って今後は亜臨界ビーム照射時のプラズマ形成，衝撃波伝搬現象を再現出来る様に物理モデルを改良する予定である．亜臨界ビーム照射時の推力特定，及びパラメータ依存性調査を実施した後に，ジャイロトロンを使用した実験を実施する予定である．繰り返しパルスによる超音速流制御デバイスに関しては，数値計算及び実験の両面から，空力性能をより改善する為の最適パラメータを模索する．
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Research Products
(11 results)
