| 研究課題/領域番号 |
19K04847
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 龍谷大学 |
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研究代表者 |
大津 広敬 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (20313934)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 再突入飛行体 / 風洞実験 / 数値流体解析 / 3Dプリンタ / バルート / 柔軟模型 / 衝撃波 / 流体構造連成解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
再突入飛行体に利用するインフレータブル構造体は、再突入飛行体にケーブルなどで接続して利用する空力デバイスである。このデバイスは内部にガスを充填し展開することにより大型かつ軽量な構造とすることができるため、空力加熱を避ける飛行が可能な飛行体を実現できる。
しかし、このインフレータブル構造体自身が柔軟性があるため、空気力により構造体の形状が変化することによる空力特性の変化や、構造体の位置などが非定常に変化することが危惧されている。
本研究では、インフレータブル構造体の柔軟性による構造体の変形メカニズムの構築と変形が空力特性に与える影響を工学的に明らかにすることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、高速気流中における柔軟構造再突入飛行体の空力特性を明らかにするために、風洞実験と数値流体解析を実施した。風洞実験では、柔軟構造に伴う空気力による変形を考慮するために光造形方式の3Dプリンタを用いて剛性を調整可能な試験模型の作成方法を確立し風洞実験に適用した。その結果、超音速・遷音速領域にて剛性に応じて変形する模型を作成することができた。
上記の実験結果を再現するために数値流体解析を実施した。解析には、変形後の形状を模擬した解析と簡易的な流体構造連成解析を実施し、定性的に風洞実験結果を再現する解析を実施することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により将来の安全な再突入飛行を実現可能な柔軟構造再突入飛行体の空力特性を明らかにするために必要な実験模型作成手法と解析手法をある程度確立することができた。実験模型作成手法は剛性を調整可能で、かつ、形状を高精度に再現可能であることから、様々な風洞試験模型の作成に応用可能である。また、柔軟性を考慮した模型の変形の様子を再現するために実施した流体構造連成解析により変形の様子と空力特性を定性的に再現することができた。これらの成果は、安全な再突入飛行体を設計することに役立つと考えられる。
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