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プリカーサ現象を伴う超高速再突入飛翔体周りの非平衡プラズマ流の特性解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K06946
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
研究機関鳥取大学

研究代表者

川添 博光  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40260591)

研究分担者 山田 剛治  東海大学, 工学部, 准教授 (90588831)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードプリカーサ / 衝撃波管 / 輻射光 / 衝撃波速度 / トリプルプローブ計測 / 分光計測 / 航空宇宙工学
研究成果の概要

本研究の目的は、大気突入探査機周りに生成される衝撃波の前方領域で生じる熱化学現象や輻射輸送現象(プリカーサ現象)のメカニズムを解明することにより、大気突入飛行環境の予測精度を向上させることである。
本研究では、衝撃波管により大気突入飛行時に生成される衝撃波を模擬し、プローブ計測と発光分光計測を適用して実験的にプリカーサ現象が生じることを実証し、その特性について明らかにすることができた。またアルゴンに関して、光電離モデルを組み込んだ数値流体力学計算コードを開発して、衝撃波前方に関しては実験と良い一致を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の研究では、大気突入探査機周りに生成される衝撃層内の熱化学現象と輻射輸送現象のみに着目して研究が実施され、飛行環境の予測精度向上が行われてきた。しかしながら、本研究により、衝撃波前方領域でもプリカーサ現象が生じることが実験的にも数値的にも実証でき、それらが衝撃層内の特性に影響を及ぼすことが明らかになった。したがって、今後より多くの研究がプリカーサ現象に着目して高精度なプリカーサモデルを構築することで、大気突入飛行環境の予測精度を向上することが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] クィーンズランド大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Precursor phenomena ahead of a re-entry vehicle into Earth atmosphere2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawazoe, G. Yamada, K. Sakamoto
    • 雑誌名

      46th EPS Conference on Plasma Physics (EPS2019)

      巻: Vol. 43C ページ: 1184-1187

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 自由ピストン駆動型衝撃波管によるプリカーサ現象の実験・検証2020

    • 著者名/発表者名
      後藤佑都、松下 昂、山田剛治、坂本憲一、川添博光
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部学生会 第50回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 自由ピストン駆動型衝撃波管を用いた衝撃波前方領域におけるトリプルプローブによるプリカーサ輻射加熱の実証2019

    • 著者名/発表者名
      松下 昂、後藤佑都、坂本憲一、山田剛治、川添博光
    • 学会等名
      第56回日本航空宇宙学会 関西・中部支部合同秋期大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Precursor phenomena ahead of a re-entry vehicle into Earth atmosphere2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawazoe, G. Yamada, K. Sakamoto
    • 学会等名
      46th EPS Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonequilibrium Radiation of Shock-heated Plasmas with Precursor phenomena2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada, G., Kajino, M., and Kawazoe, H.
    • 学会等名
      AIAA Scitech 2019 Forum
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Internal energy relaxation processes of nitrogen plasmas at different electronic states in an entry flight condition2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada, G., Kajino, M., and Kawazoe, H.
    • 学会等名
      45th EPS Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] プリカーサ現象を伴う超高速再突入飛翔体周りの非平衡プラズマ流の特性解明

    • URL

      http://www.mech.tottori-u.ac.jp/ryutai/research.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] プリカーサ現象を伴う超高速再突入飛翔体周りの非平衡プラズマ流の特性解明

    • URL

      http://www.mech.tottori-u.ac.jp/ryutai/research/precursor.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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