2022 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, 特任助教 (20635594)
高橋 裕介 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (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, 准教授 (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 / 形状記憶合金 / 流体構造連成解析 |
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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だ。
１）の抗力変調型エアロキャプチャの研究に関しては、その実現の鍵である、大気圏突入飛行中のエアロシェル分離に関して、極超音速風洞を用いて、マッハ数10の極超音速気流中で柔軟なエアロシェル模型を分離することに成功した。流れ場の可視化やエアロシェルの運動を高速カメラで撮影し、同時に、その時に発生する空気力の変化を６分力天秤よる測定を行い、その挙動を明らかにした。さらに、軌道解析ツールを構築し、モンテカルロシミュレーションで、抗力変調エアロキャプチャの成功率を推算し、火星や金星においても有効な手段であることを示した。
２）のSMAを使った傘型の展開エアロシェルに関しては、その一番の特徴である空力加熱による完全に受動的に展開することを、極超音速風洞を用いて、マッハ数10の極超音速気流中で、実験的に実証することに成功した。展開時のエアロシェルの挙動、温度、空気力を測定し、展開中の挙動を明らかにした。さらに、展開挙動や構造強度に関して、エアロシェルの形態の影響も実験的に調べて、SMA型エアロシェルを実際の探査機に応用した場合に適した形状についての調査も進めた。
これらの成果は、流体構造連成解析の支援を得て、その現象の理解を深めている。高速流体中の柔軟構造体の運動や特性を解析するための流体構造連成(FSI)解析ツールは、本研究課題の中で、その構築を進めた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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