2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research on MHD heat shield effect under flight condition
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26820378
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
永田 靖典 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (20635594)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 大気圏再突入機 / プラズマ流制御 / 電磁流体 / 熱防御システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大気突入機の熱防御法として提案されている電磁ヒートシールドについて，実際のフライト環境に近い気流条件下における実験計測と，その結果を用いた数値シミュレーションの検証を目的としている．
本年度は，JAXA宇宙科学研究所の大口径ICP加熱器を用いて，電磁ヒートシールド効果による抗力増大効果の計測を行った．まず，昨年度に見られた不安定なセンサ出力については，プラズマ気流により治具が加熱されることで計測系の特性が変化したためと判明し，計測系を改良することで解消させた．その上で抗力測定を行い，模型内部に磁石を設置することで，ICP加熱器による空気プラズマ気流中においても抗力が増大する結果を得た．予備試験として行ったアーク加熱風洞実験では，模型形状を変えて抗力を計測し，ノーズ半径による抗力増大効果への影響を明らかにした．ただし，同様の試験をICP加熱器で行うには至らなかった．これらの計測結果は，電磁ヒートシールド効果の数値シミュレーションの検証を行う上で有益である．しかし，数値シミュレーションについては，当該設備の改修に伴い計算に必要な条件が得られていないため，検証ができていない．
研究期間全体を通して以下の成果を得た．(1)ICP加熱器における抗力測定装置の開発．(2)空気プラズマ気流中での電磁ヒートシールド効果による抗力増大効果の実証．(3)ノーズ半径による抗力増大効果への影響の計測．(4)実機を想定した磁場配置による効果についての数値シミュレーションを用いた検証．当該ICP加熱器ではこれまで抗力測定が行われておらず，そのための装置を開発した．過去の実験計測では，アルゴンプラズマが主に使われており，空気プラズマにおいても同様の効果が発生することを実証した．ノーズ半径は大気突入機の重要な設計パラメータの一つであり，これと抗力増大効果との関係を実験により検証した．
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