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地上実験による飛行環境アブレーションの研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06947
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

酒井 武治  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90323047)

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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードアブレーション / アブレーションセンサー / 計量アブレータ / 空力加熱 / 熱防御システム / センサー / 酸水素ガストーチ / 数値シミュレーション / 小型センサー / 酸水素トーチ火炎 / 多孔質体 / センサー計測 / 航空宇宙工学 / アブレ-ション / CFD / 酸素アセチレンバーナー
研究成果の概要

小型酸水素ガストーチを用いて,大気突入飛行時の非定常な空力加熱環境を模擬する実験装置を開発した.当該装置では,従来の高温プラズマ風洞と,同等で広範囲な熱流束および熱防御材表面温度条件を生成できる.同時に,風洞では難しい時間的に変化する熱流束環境下で,アブレーションセンサーを用いたアブレーション計測が可能である.本研究では,ある宇宙機の再突入条件での表面温度時間履歴を再現実験し,時間変化する加熱履歴と一定の場合とを比較した.その結果,アブレーション現象の違いを明確にセンサーで計測できることを示し,実飛行下で起こるアブレーション挙動を地上実験で再現しうることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,大気突入軌道上で起こりえる加熱環境を地上実験で再現する実験手法を開発した.これを用いて,飛行環境におけるアブレーション環境を再現し,フライト計測用アブレーションセンサーで、アブレーション過程を検知した.このようなことが可能となることは,センサーデータから飛行環境を再構築する手法の検証を行える地上実験環境が整ったことを意味し,将来宇宙ミッションで使われる宇宙機熱防御システムの信頼性を高める意義がある.

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

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Radiative Transfer in a Low Density Ablative Material under Arcjet Flow Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Owiti B. O., Sakai, T., Yamada K., Suzuki T., Fujita K.
    • 雑誌名

      Journal of Thermophysics and Heat Transfer

      巻: Vol. 34, No. 1 号: 1 ページ: 181-192

    • DOI

      10.2514/1.t5746

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current Status of Modeling High Enthalpy Arcjet Flow2020

    • 著者名/発表者名
      Owiti B., Sakai T., Ishida Y.
    • 雑誌名

      The transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan

      巻: -

    • NAID

      130007869267

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Response Analysis of Porous Carbon-based Non-Ablative Heatshield in an Arcjet Flow Condition2018

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi T., Sakai T., Fukui H., Shimamoto D., Hotta Y., Ishida Y., Suzuki T., Fujita K.
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      巻: 61 号: 5 ページ: 211-218

    • DOI

      10.2322/tjsass.61.211

    • NAID

      130007481272

    • ISSN
      0549-3811, 2189-4205
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of TemperaturMeasurement Technique Using a Dual-Component Ablation Sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Dantsuka Y., Sakai T., Ishida Y., Suzuki T., and Fujita K.
    • 雑誌名

      Journal of Thermophysics and Heat Transfer

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 813-815

    • DOI

      10.2514/1.t5254

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Unsteady Testing of an Ablation Sensor in Torch Flame2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai T., Iwamoto K., Nakamura T., Ishida Y.
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Response Simulation of Low Density Heat Shields under an Arcjet Flow Condition2019

    • 著者名/発表者名
      Owiti B., Sakai T., Ishida Y., Tanno H.
    • 学会等名
      The 32nd International Symposium on Shock Waves
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アブレーションセンサーASUの開発2019

    • 著者名/発表者名
      酒井武治
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会関西支部 第473回 航空宇宙談話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低加熱環境でのアブレーションセンサー応答に関する実験2019

    • 著者名/発表者名
      中村司、平野虎太郎、石田雄一、酒井武治
    • 学会等名
      令和1年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レーザー加熱される低密度熱防御材内の熱流体連成解析2019

    • 著者名/発表者名
      川端弘樹、廣瀨樹、石田雄一、酒井武治
    • 学会等名
      第28回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Response Analysis of Low Density Ablative Materials Subjected to High Temperature2019

    • 著者名/発表者名
      B. O. Owiti, T. Sakai, H. Kawabata, Y. Ishida
    • 学会等名
      American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アブレーションセンサーの非定常加熱試験法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      酒井武治、岩本健太、中村司、石田雄一
    • 学会等名
      平成30年度航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 非定常加熱環境におけるアブレーションセンサーの作動特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩本健太、中村司、酒井武治、藤田和央、鈴木俊之、石田雄一
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アブレーションセンサー艤装供試体のトーチ火炎内の加熱試験2018

    • 著者名/発表者名
      岩本健太、中村司、酒井武治、石田雄一
    • 学会等名
      平成30年宇宙航行の力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Coupled Radiation, Conduction and Convection Analysis for Low Density Heat Shield Material in High Temperature Environments2018

    • 著者名/発表者名
      Bernard Owiti, Takeharu Sakai, Hiroki Kawabata, Yuichi Ishida
    • 学会等名
      International Conference on Flow Dynamics (ICFD)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] はやぶさのその後を担う 再突入技術2018

    • 著者名/発表者名
      酒井武治
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会先端技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アブレーションセンサーユニット(ASU)の作動特性2018

    • 著者名/発表者名
      酒井武治
    • 学会等名
      平成29年度航空宇宙空力シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Operational Characteristics of Ablation Sensor Unit (ASU)2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai T., Iwamoto K., Nakamura T., Ishida Y., Suzuki T., and Fujita K.
    • 学会等名
      56th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ablation Measurements In A Low Density Heat Shield Using Ablation Sensor Unit (ASU)2017

    • 著者名/発表者名
      Dantsuka Y., Sakai T., Iwamoto K., Ishida Y., Suzuki T., and Fujita K.
    • 学会等名
      The 31th International Symposium on Shock Waves
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Response Analysis Of Porous Carbon-based Non-Ablative Heatshield2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi T., Sakai T., Fukui H., Ishida Y., Suzuki T., and Fujita K.
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 鳥取大学工学研究科機械宇宙工学専攻熱エネルギー工学研究室研究紹介

    • URL

      http://www.mech.tottori-u.ac.jp/douryoku/news04.html

    • 関連する報告書
      2018 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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