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レーザー駆動高エンタルピー風洞の研究

Research Project

Project/Area Number 19656224
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

荒川 義博  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (50134490)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小泉 宏之  独立行政法人宇宙航空開発研究機構, 宇宙科学研究本部, 助手 (40361505)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsレーザープラズマ / 誘導加熱プラズマ / 高エンタルピー気流 / プラズマ診断 / 高温流体 / プラズマ工学 / レーザー吸収分光 / 原子状酸素
Research Abstract

宇宙往還機や惑星探査機の開発には大気突入時に過酷な空力加熱から機体を守る熱防護システムが必要である.そのためには地上設備により突入環境を模擬する必要があり,このような高エンタルピー気流を生成するため,本研究では連続発振レーザーによりガスを加熱するというレーザー駆動風洞を提案し,その可能性に関する基礎実験を行ってきた。
1.純酸素,二酸化炭素レーザープラズマの気流生成 本年度は前年度に引き続き作動ガスとして,雰囲気圧力,レーザー出力,レーザープラズマ生成部ならびにオリフィス,超音速ノズルの幾何形状など作動環境や作動条件を変化させて,純酸素,二酸化炭素を用いてレーザー維持プラズマ(Laser Sustained Plasma)の生成実験を行った.その結果,レーザー出力800W〜1500Wにより総圧0.2MPa〜0.7MPaの二酸化炭素プラズマの安定作動とその高エンタルピー気流の生成に成功した.一方,100%純酸素プラズマでは着火時のロッド(SUS)の損耗が激しく生成維持が困難であったが,アルゴンなどの希ガスを混合することにより,レーザープラズマの生成と維持が次第に安定化して,当初の目標にほぼ相当する高エンタルピー気流を生成することが可能となった。
2.風洞性能評価 上記レーザープラズマの生成に関する基礎データを取得後,LSPを超音速ノズルにより加速することで風洞としての性能を検証した.診断法は半導体レーザー吸収分光法システムを用いた.吸収プロファイルのドップラー幅及びドップラーシフトよりノズル出口直後での並進温度分布及び流速分布を取得し,これより,気流の比エンタルピー分布,化学組成分布を求めた.またこれに加えて,二酸化炭素の気流での測定精度を高めるため高感度レーザー吸収分光法(lntegrated Cavity Output Spectoscopy)の適用を試みた.これらの計測実験により,レーザー駆動による高エンタルピー風洞の諸特性を調べ,風洞性能の評価を行った。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Operation Characteristics of Laser Driven Plasma VVind Tunnel2009

    • Author(s)
      Matsui, M., et. al.
    • Journal Title

      Space Technology Japan (掲載確定)

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] レーザー駆動プラズマ風洞による高密度酸素原子流の生成2008

    • Author(s)
      新見耕二, 他3名
    • Journal Title

      プラズマ応用科学 9(No,14)

      Pages: 9-14

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enthalpy Distributions of Laser Driven High Enthalpy Wind Tunnel2008

    • Author(s)
      Matsui, M., et. al.
    • Organizer
      26th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Groud Testi〓
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2008-06-24
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation of Plasma Flows by 2 kW-class Continuous Wave Laser Driven Wind Tunnel2008

    • Author(s)
      新見耕二
    • Organizer
      6th Asian Pacific Laser Symposium
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-02-01
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー駆動高エンタルピー風洞における比エンタルピー分布測定2007

    • Author(s)
      新見耕二
    • Organizer
      平成19年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      ISAS/JAXA
    • Year and Date
      2007-12-17
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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