惑星探査への気体力学の先端的応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08305036
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 応募区分: 総合
• 研究機関: 宇宙科学研究所
• 研究代表者: 安部 隆士 宇宙科学研究所, 宇宙輸送系, 教授 (60114849)
• 研究分担者: 佐宗 章弘 東北大学, 流体研, 助教授 (40215752) ; 西川 進栄 千葉大学, 工学部, 教授 (80009753) ; 雛田 元紀 宇宙科学研究所, システム系, 教授 (10013674) ; 高山 和喜 東北大学, 流体研, 教授 (40006193) ; 松野 謙一 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (70252541) ; 中村 佳朗 名古屋大学, 工学部, 教授 (80115609) ; 中橋 和博 東北大学, 工学部, 教授 (00207854) ; 辛島 桂一 宇宙科学研究所, 宇宙輸送系, 教授 (80013639) ; 藤原 俊隆 名古屋大学, 工学系, 教授 (90023225) ; 本間 弘樹 千葉大学, 工学部, 教授 (90009233) ; 藤井 孝蔵 宇宙科学研究所, 宇宙輸送系, 助教授 (50209003) ; 林 光一 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60156437) ; 新井 紀夫 東京農工大学, 工学部, 講師 (20126288) ; 山本 恭二 岡山大, 工学部, 教授 (80026103) ; 曽我 丈雄 名古屋大学, 工学部, 教授 (00023284) ; C Park 東北大学, 工学部, 教授 (30271612) ; 麻生 茂 九州大学, 工学部, 助教授 (40150495) ; 久保田 弘敏 東京大学, 工学系, 教授 (30114466) ; 西田 迪雄 九州大学, 教授 (10025968) ; 鈴木 宏二郎 東京大学, 工学系, 助教授 (10226508) ; 中島 俊 宇宙科学研究所, システム系, 教授 (30013741)
• キーワード: 惑星探査 / 再突入体 / 気体力学 / 高温非平衡流 / 耐熱構造 / 高温プラズマ / ラム加速 / ペネトレータ

研究概要

現在研究開発が進行している宇宙科学研究所のMUSES-Cの再突入カプセルに関した研究、そして、将来の惑星探査を目指して研究が進められた。
再突入カプセルの飛行環境予測では、とくに、その飛行環境に特徴的な強い衝撃波により生成される高温プラズマからの輻射、解離反応等の非平衡流れの空力加熱への影響、さらに、高温プラズマと耐熱材料との干渉のメカニズム、その空力加熱量への影響が調べられた。また、それらを総合して、全飛行経路に沿った空力加熱量の予測が行われた。次年度はこれらの予測手段の評価を通じて予測制度の向上を行う。
将来の惑星探査を目指した研究としては、大気を有する惑星へのペネトレータ投入に関して、その気体力学的特性の把握が行われた。バルート型にすることにより、安定性が保たれることが示されているが、次年度は空力加熱の観点からの研究を進める。
また、月探査における採取物の輸送に関連して、ラム加速についての研究が進められた。ラム加速が実験的に確認されている。次年度はその詳細メカニズム、効率化について研究を進める。

研究成果

• [文献書誌] T.Abe: ""Derivation of the Lattice Boltzmann Method by Means of the Discrete Ordinate Method for the Boltzmann Equation,"" Journal of Computational Physics. in press. (1997)
• [文献書誌] T.Abe: ""Rupture Disk-less shock-tube with compressin tube driven by free piston,"" Shock Waves,. in press. (1997)
• [文献書誌] 松本尚之・西田迪雄・山本靖人: "超音速非平衡自由噴流の計算に及ぼす温度モデルの効果" 日本機械学会論文集(B編). 62-600. 3058-3063 (1996)
• [文献書誌] K.Suzuki,H.Kubota,K.Fujita,T.Abe: "Numerical Analysis of Aerodynamic Heating on MUSES-C Reentry Capsule," Paper 96-d-25,Proc.20th Int.Symp.on Space Tech.and Sci.
• [文献書誌] K.Matsuno: "Actual Numerical Accuracy of an Iterative Scheme for Solving Evolution Equations with Application to Boundary-Layer Flow." Trans. of the Japan Society for Aeronautics and Space Sciences,. 38-122. 311-322 (1996)
• [文献書誌] A.Sasoh,A.J.Higgins,C.Knowlen,A.P.Bruckner: "Hollow Projectile Operation in the Ram Accelerator" Journal of Propulsion and Power. 12-6. 1183-1186 (1996)