2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on New Atmospheric Entry Vehicle Control using MHD Flow Control
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20K04921
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 大気圏突入機 / 機体制御 / プラズマ流制御 / 電磁流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，大気圏突入技術として提案されている電磁流体制御技術に関し，機体表面の導通が流体制御効果に与える影響を利用した新しい能動的制御手法について，実験的・数値的に検討を行うことを目的としている．
本年度は，実験計測に向けた実験環境の整備・構築，および数値計算により再突入飛行環境下における機体表面と電磁流体制御効果との関係について検討を実施した．
アーク加熱風洞は生成されたプラズマ気流を用いて電磁流体制御技術の実験的検証を行うための重要な実験装置であり，昨年度に引き続き，装置移設後の実験環境の整備・構築を進めた．構築した実験環境において，移設前と同様に，実験模型に作用する抗力が電磁流体制御の有無により変化することが確認され，本研究で必要とされる実験環境を構築できたといえる．
数値計算に関しては，機体表面の導通状態を2次元的に分布させた場合の影響について3次元電磁流体計算により検討を行った．具体的には，再突入カプセルの機体中心軸周りに分布させた場合の影響について検討し，そのように分布させることで，電磁流体制御効果の結果として機体に作用する空気力の向きが変化することがわかった．機体表面の導通による3次元的な電磁流体制御効果についてはこれまでに検討されておらず，これは本研究で想定している新しい制御手法の応用を考える上で重要な知見である．機体に作用する空気力の向きを変化できることで，再突入カプセルの姿勢制御などの制御への応用が期待できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は実験装置を構成する一部機器が不調となり，その対応で必要な実験環境を整えるのに時間を要したため，実験計測によるデータ取得を開始できたものの，基礎的な計測を行うにとどまっている．
一方，数値計算については，機体表面の導通による3次元的な電磁流体制御効果について検討を行い，本研究で想定している新しい制御手法の応用を考える上での重要な知見を得ることができている．
以上の理由により，達成度としては「やや遅れている」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続きアーク加熱風洞を使用し，実験模型を用いたデータ取得を行っていく．これまでに検討してきた実験模型や実験パラメータによる実験をすみやかに実施し，必要なデータの取得が行えるようにする．
数値計算については，実験データとの比較検証，および再突入飛行環境における電磁流体制御効果の検討を引き続き進めていく．
次年度が最終年度であるため，成果発表も積極的に行っていく．
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| Causes of Carryover |
実験環境の整備・構築がスムーズに進んだことと，機器の不調によりアーク加熱風洞の稼働率が低かったことで，整備・構築の費用や消耗品の費用などが低くなり，その分の予算が残額として残ってしまった．
今年度はアーク加熱風洞を使用した実験計測を精力的に実施していくため，装置稼働のための費用として使用していく．
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