極超音速希薄風洞を用いた火星希薄空力計測システムの構築及び凝縮による影響評価

• 研究課題/領域番号: 15K06611
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 小澤 宇志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (70567544)
• 研究分担者: 鈴木 俊之 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (20392839)
• 連携研究者: 藤田 和央 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (90281584)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 航空宇宙工学 / 希薄風洞 / 数値解析 / 希薄気体力学 / DSMC / 極超音速流

研究成果の概要

火星大気突入は希薄な大気のため，極超音速希薄流領域が広く，二酸化炭素環境における希薄空力特性を把握することが重要である．本研究では，極超音速希薄風洞においてヒーター部を製作することにより，CO2極超音速希薄気流の生成が可能となった．また，低温希薄流領域におけるCO2過飽和現象をノズル流のピトー圧分布計測とピトー管周りの流れ場を粒子数値解析によって検証することにより，過飽和領域を評価した．さらに，吊り下げ式模型を用いた希薄空力計測と粒子数値解析の融合による手法を用いて物質表面係数計測手法を開発し，凝縮による影響を評価することにより，CO2極超音速希薄空力予測の信頼性が向上した．

研究成果

• [雑誌論文] Pitot Pressure Analyses in CO2 Condensing Rarefied Hypersonic Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1786 ページ: 190010-190010
  • DOI: 10.1063/1.4967688
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 超低高度衛星の希薄空力特性評価に向けた希薄風洞計測と数値解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，今村俊介，川崎春夫，鈴木俊之，藤田和央，佐々木雅範
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構特別資料 巻: JAXA-SP-16-007 ページ: 167-171
  • NAID: 120006827558
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of Condensation Effect in CO2 Hypersonic Rarefied Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 雑誌名: AIAA Paper 巻: 2016-1729
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of Rarefaction and Condensation Effects in Hypersonic Rarefied Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pe_1-Pe_6
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pe_1
  • NAID: 130005126069
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高クヌーセン数領域における極超音速希薄流数値解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，鈴木俊之，藤田和央
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構特別資料 巻: 15-013 ページ: 91-96
  • NAID: 120006827606
  • 査読あり
• [学会発表] Investigation of Condensation and Evaporation Effect on CO2 Hypersonic Rarefied Aerodynamic Measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 学会等名: 31th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] Research on Shock-induced Aerothermodynamics for Future Planetary Explorations (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Suzuki, T., Takayanagi, H., Ozawa, T., Nomura, S., Takizawa, N., Matsuyama, S., Lemal, A., and Mizuno, M.
  • 学会等名: 31st International Symposium on Shock Waves
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 二酸化炭素極超音速希薄流における表面熱適応係数計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，鈴木俊之，藤田和央
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] 超低高度衛星の希薄空力特性評価に向けた極超音速希薄風洞計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，今村俊介，川崎春夫，藤田和央，佐々木雅範
  • 学会等名: 第60回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 北海道函館市
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Pitot Pressure Analyses in CO2 Condensing Rarefied Hypersonic Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 学会等名: 30th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics 2016
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] 超低高度衛星の希薄空力特性評価に向けた希薄風洞計測と数値解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，今村俊介，川崎春夫，鈴木俊之，藤田和央，佐々木雅範
  • 学会等名: 第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 石川県金沢市
  • 年月日: 2016-07-06
• [学会発表] Investigation of Condensation Effect in CO2 Hypersonic Rarefied Flows (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 学会等名: 54rd Aerospace Sciences Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA
  • 年月日: 2016-01-04
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Rarefaction and Condensation Effects in Hypersonic Rarefied Flows (2015)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Kobe-Hyogo, Japan
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] 高クヌーセン数領域における極超音速希薄流数値解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志，鈴木俊之，藤田和央
  • 学会等名: 第47回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所 (東京都目黒区)
  • 年月日: 2015-07-02