2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Advanced Applications of Deployable Aeroshell Technology to Realize Ultra-Small Planetary Probes
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20H02360
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
山田 和彦 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (20415904)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 靖典 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (20635594)
高橋 裕介 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40611132)
佐藤 泰貴 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (70726760)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大気圏突入技術 / 高速流体力学 / 柔軟構造 / 惑星探査 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、新しい大気圏突入技術として注目されている展開型柔軟エアロシェル技術をさらに進化させて、新たな応用範囲を切り開くことを目的としている。特に、１）大気圏突入中に展開エアロシェルを切り離すことで、探査機を惑星周回軌道投入を実現できる抗力変調型のエアロキャプチャ技術と、２）超軽量で、シンプルかつロバストな展開型エアロシェルが実現できる可能性があるSMA（形状記憶合金）型の展開エアロシェル技術に取り組んでいる。2020年度は、１）のエアロキャプチャ技術に関しては、極超音速風洞試験を実施し、極超音速気流中で、柔軟エアロシェルの分離の予備試験を実施した。その試験において、エアロシェルを気流中で分離することに成功し、安定にエアロシェルを分離できること、そして、瞬間的に探査機に働く空気力を低減できることを実験的に示すことができた。さらに、実利用を目指すにあたり、このエアロシェルを分離するタイミングの制御がもう一つの鍵技術であるが、モンテカルロシミュレーションによる軌道解析により、制御アルゴリズムと軌道投入精度の関係を明らかにした。２）のSMA型展開エアロシェル技術に関しては、極超音速風洞試験を実施し、極超音速気流内でのエアロシェルの完全受動展開に成功し、さらには、その展開過程でエアロシェルに発生する空気を測定するなど、空力性能も取得した。しかし、一部の条件で、エアロシェルを構成する膜面にフラッタ振動が発生するといった新しい現象が見られるなど、新しい技術課題も見つかっている。来年度以降、追試験を実施するなどし、極超音速気流中での膜面フラッタ振動現象の理解を進めるとともに、大気圏突入機に利用を想定し、SMA型展開エアロシェルとしての適切な様式を見出していく。
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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
本課題に対する研究活動はおおむね順調に進展している。2020年度に、本研究課題における重要なマイルストーンである極超音速風洞試験が実施され、当初の計画どおりの試験が実施され、成果が得られている。加えて、この試験では、翌年度実施予定であった試験もいくつか前倒しで実施できている。数値解析についても、担当者との実験成果の共有し、数値解析コードの構築も進んでおり、2021年度に実験成果と連動した成果が得られることを期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度も極超音速風洞試験の試験機会を確保できており、2020年度に得られた成果をもとに、試験模型を改良して臨む予定である。2021年度の試験時期は秋ごろであり、昨年度の成果を反映するには、良いタイミングである。今後の課題としては、使用予定の風洞設備の利用が拡大しており、試験スロットの確保が難しくなってきており、今年度の試験機会は、想定より短縮されている。事前準備、調整を入念に行うことで、得られた期間の中で効率よく試験を実施する必要があると考えている。計算機環境は、継続的に獲得できており、特に問題ない。
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