2014 Fiscal Year Annual Research Report
スペースプレーン技術の極超音速飛行実証システムの開発研究
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25249125
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
澤井 秀次郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30270440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂井 真一郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10342619)
坂東 信尚 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10415896)
丸 祐介 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (20524101)
永田 晴紀 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40281787)
後藤 健 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40300701)
小林 弘明 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 主任研究員 (50353420)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | スペースプレーン / 超音速 / 飛行実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，空気吸い込み式エンジンを用いるスペースプレーンの実現に向けて，飛行実証を通して基盤となる技術を獲得することを目指す．そのために，気球による高高度からの落下と無火薬式の小型ロケットブースターによる加速を組み合わせた，従来にない低コストの高速飛行実証手段を構築する．飛行実験を行ってこのシステムの有効性を実証するとともに，すなわちスペースプレーンの実現に必要な技術の飛行実証を行う．
H26年度は，H25年度に引き続き，1. 高速飛行実験システムの概念検討，2. 飛行実験機の設計検討，試作，3.スペースプレーン技術，特に空力設計とエンジン技術の研究，を行った．
1では，(1)実験機形態の風洞実験を行い，空力特性を取得した．実験設備の制約がありつつも，亜音速から超音速に至る範囲の主として縦特性を取得できた．(2)推力1.5トン級のブースターを試作し，地上燃焼試験により，推力プロファイルを取得した．(3)取得した空力特性とブースター推力プロファイルを，実験機の飛行軌道検討に反映した．
2では，(1)H25年度に行った実験機構造設計結果を踏まえ，構造の試作検討を進めた．尾翼，ノーズコーンの試作，および後胴部内の艤装検討（尾翼を駆動するアクチュエーターおよびパラシュート荷重着力部）を行った．実験機の機械ハードウェアは一通り試作できた．(2)アビオニクスの検討を実施した．H25年度に試作した計算機およびそれと周辺機器のI/Fボードの機能試験を行った，
3では，(1)ノズル部の設計と試作を行った，(2)エアインテーク，ラム燃焼器，ノズルからなるエンジンシステムの風洞実験の計画立案を行った，(3)極超音速飛行形態の空力形状について，風洞実験及びCFDを用いて，操舵翼の影響を，空気力学の観点から詳細な解析を行った．
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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
飛行実験部のハードウェアの設計と試作を進め，ほぼ完了できた．また，実験機空力特性とブースター推力特性の取得を行い，より現実に即した飛行軌道の検討に着手できた．概ね順調に進展していると認識している．
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| Strategy for Future Research Activity |
飛行実験機の機能確認飛行実験に向けた研究を進めていく．試作をほぼ完了した実験機に，これまでは別途機能確認を進めてきたアビオニクスを実験機システムに搭載し，システム全体の確認や環境試験を行って，飛行実験に臨む状況の早期到達を目指す．
一方で，飛行実験の実施のための調整活動が必要であり，実験機の開発と平行して進めていく．
スペースプレーンの実現に必要な要素技術研究として，特に，ジェットエンジン技術の研究を進める．飛行実験環境の活用を見据えた上で，各要素の地上実験からシステムとしての飛行実験に繋がる研究戦略として，「ジェットエンジン内部流動の非定常特性」に着目する．飛行実験という特殊な状況下での実験のための準備を進めるとともに，各要素の地上実験を着実に進め，飛行実験の意義を高める努力を行う．
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| Remarks |
高高度気球を利用した微小重力実験システムの開発と実証実験に参加した．本研究の研究者は，実験機システムの開発と運用に参画した．本研究で開発するシステムと同様に高高度気球を利用するものであり，研究成果（特に実験機開発のノウハウ等）は大いに共有されている．
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