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垂直着陸式再使用型ロケットの帰還飛行における推進剤消費最小化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04569
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分24010:航空宇宙工学関連
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

野中 聡  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40332150)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード垂直着陸 / 再使用型ロケット / 推進剤消費最小化 / 帰還飛行 / 姿勢制御 / 空力減速 / 再使用ロケット / 推進剤消費 / 姿勢転回 / 再使用ロケット帰還飛行 / 姿勢転回運動
研究成果の概要

垂直着陸式の再使用型ロケットでは、地上への軟着陸に向けて帰還飛行中に減速が必要であるが、エンジン推力を主とした減速では推進剤の消費量が多いため、打ち上げ能力が低下することとなる。本研究では垂直着陸型再使用ロケットの帰還飛行において、推進剤の消費を最小とする方法として空気力を最大限に利用した減速方法を提案し、それを実現するための機体形状と空力デバイスを風洞実験と運動解析により検討した。これらの結果から、垂直着陸型再使用ロケットの帰還飛行における減速時の姿勢制御の成立性を明らかにするとともに、推進剤消費を抑えるための有効性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

空気力により十分に減速することで帰還時の推進剤消費を最小にするための機体形状や姿勢制御方法を空気力学や運動力学の観点からの考察し、垂直着陸式の再使用型ロケットとして帰還飛行を成立させる解を導き出した。この帰還方式が垂直着陸式の再使用型ロケットで実現されれば、打ち上げ性能を大幅に向上することが可能となり、本研究で得られた成果は将来のロケットシステム構築に必要となる空力設計や帰還飛行方法の考え方を示すものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 垂直離着陸型ロケットの帰還飛行における姿勢転回運動の動的風洞試験2020

    • 著者名/発表者名
      武藤智太朗,野中 聡
    • 学会等名
      令和2年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 垂直離着陸型ロケットの姿勢転回飛行における大迎角空力特性と運動解析2019

    • 著者名/発表者名
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • 学会等名
      第51回流体力学講演会/第37回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 空力舵面制御による垂直離着陸型ロケットの滑空飛行に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 垂直離着陸型ロケットの帰還飛行における空力特性と運動解析2019

    • 著者名/発表者名
      武藤 智太朗, 中村 隆宏, 野中 聡
    • 学会等名
      令和元年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 再使用ロケット研究の現状と空気力学の課題2019

    • 著者名/発表者名
      野中聡
    • 学会等名
      令和元年度宇宙航行の力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 再使用ロケット実験機RV-Xの空気力学2018

    • 著者名/発表者名
      中村隆宏、武藤智太郎、野中聡
    • 学会等名
      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

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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