• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

先端的航空宇宙推進システムにおける熱流体工学の諸課題に関する日露共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 06044061
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関東京大学

研究代表者

長島 利夫  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70114593)

研究分担者 KURMANOV B.I  CIAM, 冷却タービン部, 主任研究員
KRSNOV S.E.  CIAM, 多段圧縮機部, 主任研究員
KOPCHENOV V.  CIAM, 数値気体解析部, 主任研究員
GORBATKO A.A  CIAM, 燃焼部, 主任研究員
OSIPOV A.A.  CIAM, 理論気体力学部, 主任研究員
VENEDIKTOV V  CIAM, 高温タービン部, 主任研究員
IVANOV M Ja  CIAM(Central Institute of Aviation Motor, 副所長, 教授
渡辺 紀徳  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10201211)
荒川 義博  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50134490)
河野 通方  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60011194)
塩谷 義  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30013733)
梶 昭次郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80013704)
能瀬 弘幸  航空宇宙技術研究所, 原動機部, 部長
難波 昌伸  九州大学, 工学部, 教授 (50037735)
小竹 進  東京大学, 名誉教授 (30013642)
IVANOV M.Ja.  CIAM(Central Institute of Aviation Motor, 副所長, 教授
KRASNOV S.E.  CIAM, 多段圧縮機空力部, 主任研究員
OSIPOVA A.  CIAM, 理論気体力学部, 主任研究員
野瀬 弘幸  航空宇宙技術研究所, 原動機部, 部長
OSIPOV A.A  CIAM, 理論気体力学部, 主任研究員
KRASNOV S.E  CIAM, 多段圧縮機空力部, 主任研究員
SOSOUNOV V.A  CIAM副代表者, 第一副所長
IVWNOV M.Ja  CIAM(Central Institute of Aviation Motor, 副所長, 教授
研究期間 (年度) 1994 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
1996年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
1995年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
1994年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
キーワード先端推進システム / 共同研究 / CIAM / 東京大学
研究概要

新しい航空宇宙推進システムの概念構築に重要な指針を与える先端的かつ基本的な熱流体工学の諸課題のうち、(1)高温タービンと超高速圧縮機の翼列流れ、(2)高速高温気流中での燃焼化学反応、(3)地球環境への影響を3本の柱として、先端要素技術の先鋭化を策り、各要素をシステム的に結合し統一解析する基礎手法を確立した。
研究代表者により指摘された推進システム評価の座標軸-1.燃費改善、2.軽量化、3.安全性、4.宇宙往還機能、5.環境適合性-に基づき、研究分担物は次のとおり先端要素技術研究を実施し、成果を得ることができた。
・小竹は、地球環境への影響分析を担当した。先端的航空宇宙推進システムを導入する際の絶対要求事項である環境適合性を満足する基礎手法として、分子熱力学の新しい工夫を提案した。すなわち、エンジン排気および接触する壁面材料を含めた量子力学的制御を通じて環境汚染低域が策れる可能性を明らかにした。
・難波は、高速圧縮機翼列解析を担当した。超音速通過ファンなど先端的航空宇宙推進システムに組み込まれる新ターボ要素の安全性を検討した。すなわち、DLT法という独自に開発した理論解析手法に基づき、ファンや圧縮機翼列の高速作動化に伴う振動など危険な現象を予測し回避する方法を確立した。
・能瀬は、翼面熱伝達解析の担当だが、対象は翼面に留まらず、先端的航空宇宙推進システムに必須な高温化燃焼器など、対処すべき部材表面まで範囲が拡大された。実機設計と運転に携わった豊富な経験に基づく実用的な熱伝達計算法を活用し、有効な冷却構造との関連を明らかにした。
・梶は、航空エンジン騒音の発生機構と対策を担当した。特に、エンジンからの高速排気ジェットに起因するスクリーチ音の発生機構を考察した。
・塩谷は、冷却構造材料の展望を担当した。先端的航空宇宙推進システムに利用される耐熱材料を概観し今後を予測するとともに、新しい遮熱コーテイングの方法を提案した。
・河野は、燃焼化学反応機構の究明を担当した。先端的航空宇宙推進システム向きのスクラムジェットにおける噴射水素燃料の非平衡反応過程を解析した。すなわち、超音速気流中の燃焼に伴う衝撃波発生と化学反応との関連を解明した。
・荒川は、プラズマ推進技術の利用促進を担当した。すなわち、2kw級のアルゴン作動の超小型プラズマ発生装置を開発し、酸素添加による反応促進の有効性を確認した。
・ … もっと見る 渡辺は、内部流れ数値シミュレーションを担当した。先端的航空宇宙推進システムに組み込まれるターボ要素内部の流動現象のシミュレーションに役立つ解析コードを開発した結果、NS粘性計算に基づく翼端隙間流れなどが取り扱い可能となり、効率と安全性の向上につながる知見を得ることができた。
・イワノフは、露国側代表として重要な役割を果たした。分担は高温タービン流れ数値解析であるが、対象は要素に留まらずエンジン全体の流体シミュレーションを可能にする普遍性ある高精度高速な数値解析コードに基づいている。これに匹敵する計算モデルは日本側になく貴重であった。
・ベネデイクトフは、タービン冷却法設計を分担した。翼冷却の成否は、かなり特殊な工夫と実験データベースによる裏付けが判定に必要であり、提示された経験則は従来のものに比較して極めて設計に密着し良質であった。
・ゴルバトコは、クリーン燃焼器設計を分担した。先端的航空宇宙推進システムにとり至上命令のエンジン排気中のNOx低域の指針を提案し、これと実機燃焼器との相関を検討する具体的な設計手法を示した。
・オシポフは、回転機械非定常現象解析を担当した。計算機パワーを要する手法と異なり、主として解析数学的理論を流動現象と翼列設計に適用し、計算時間短縮の最適化を達成した。
・クラスノフは、高速圧縮機翼列設計を分担した。特に、多段化に伴う失速特性の解析に際し、多パラメータ制御理論を導入し、失速後を含めた広い作動範囲まで検討手法を拡張した。
・コプチェノフは、超音速燃焼の機構解明と促進を分担した。すなわち、スクラムジェットの着火と保炎の数値シミュレーションを行い、CIAMによる世界初のフライトテストデータと突き合わせを行った。実機経験の皆無な日本側にとり貴重な検討であった。
・クルマノフは、圧縮機とタービン翼列設計を担当した。翼面界面層を精度良く計算する手法を考案し、NS数値計算も行い、両結果を熱伝達関数などの形で比較整理した。冷却構造と組み合わせ、高温設計の指針に役立った。
以上の先端要素技術に関する研究と平行して、これらを統合システム化する研究が進展した。すなわち、露側の全エンジン内部流動に関する数学モデルを基調として、日本で現在プロジェクト進行しているコンバインドサイクルエンジンのような先端航空推進システムを取り扱う可能性が追求された。後者に関する公表データは限られているため、十分な比較検討を行うまでに至らなかったが、ターボとラムの両サイクルを統合して内部流動解析を行う基礎手法が確立された。新しいシステムの特徴と実現性、効率と信頼性、寿命と最適化の検討に応用する研究が現在更に進められつつある。
上記成果は英文刊行物として集大成され、モスクワにおいて編集出版される運びである。 隠す

報告書

(4件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] 長島利夫: "Modern vs Classical Analysis of Fuel Gas Injection into Supersonic Airstreams" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 57-69 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長島利夫: "Experimental Study of Centrifugal Impeller/Diffuser Interaction for Transonic Discharge Rates" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 175-185 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長島利夫: "Near-Wall Observation of Transverse H_2 Injection in Mach 1.8 Airflows with/without Combustion" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 818-829 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長島利夫: "Newton-Raphson Solution of Cryogenic Homogeneous Two-Phase Flow in Convergent Nozzles" To appear in Trans.JSASS. Vol.40 No.127. (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長島利夫: "Correlation of Numerical and Experimental Heat Transfer Data at Turbine Blade Surface" To appear in Proc JSME International Conference on Fluid Engineering toward the 21^<st> Century.Spec.Edit.July. (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagashima: "Modern vs Classical Analysis of Fuel Gas Injection into Supersonic Airstreams" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 57-69 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagashima: "Experimental Study of Centrifugal Impeller/Diffuser Interaction for Transonic Discharge Rates" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 175-185 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagashima: "Near-Wall Observation of Transverse H_2 Injection in Mach 1.8 Airflows with/without Combustion" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. 818-829 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagashima: "Newton-Raphson Solution of Cryogenic Homogeneous Two-Phase Flow in Convergent Nozzles" To appear in Trans.JSASS. Vol.40 No.127. (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagashima: "Correlation of Numerical and Experimental Heat Transfer Data at Turbine Blade Surface" To appear in Proc.JSME International Conference on Fluid Engineering toward the 21^<st> Century.Spec.Edit.(1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 長島利夫: "Modern vs Classical Analysis of Fuel Gas Injection into Supersonic Airstreams" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. pp57-69 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "Experimental Study of Centrifugal Impeller/Diffuser Interaction for Transonic Discharge Rates" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. pp175-185 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "Near-Wall Observation of Transverse H_2 Injection in Mach 1.8 Airflows with/without Combustion" Proceedings of 3^<rd> ISAIF. pp818-829 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "Newton-Raphson Solution of Cryogenic Homogeneous Two-Phase Flow in Convergent Nozzles" To appear in Trans.JSASS. Vol.40 NO.127. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "Correlation of Numerical and Experimental Heat Tranfer Data at Turbine Blade Surface" To appear in Proc.JSME International Conference on Fluid Engineering toward the 21^<st> Century.Spec.Edit.(1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "Plasma torch operation effect upon initial enhancement of hydrogen combustion in a 2-D supersonic mixing layer" Proceedings of XII ISABE. Vol.2. 1174-1183 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ja.Ivanov: "Recent research activities in CIAM on gas turbine technologies" 日本ガスタービン学会誌. 第23巻. 57-65 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 長島利夫: "DSMC法における反応分子非弾性衝突モデル" Thermal Science & Engineering. 3. 13-19 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ja.Ivanov: "Perspective problems of gas turbine engines simulation" AGARD Lecture Series TCP 02/LS 198. (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書

URL: 

公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi