惑星探査への気体力学の先端的応用

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08305036
• 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: 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 / 高温非平衝流 / 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、及び、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、さらに詳細な飛行環境予測を行う。平行して、このような再突入カプセルの実証実験についての検討が進められた。
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、その気体力学的観点からシステムの検討を行った。基本的には、LUNAR-A型のペネトレータを適用することが可能であるが、空力加熱の観点からの対策が必要であるとの結論を得た。次年度は、空力加熱の対策の観点からさらに効率のよいシステムの研究を進める。
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。将来必要となるインレットに関する新たな数値解析の手法を完成させ、その妥当性を確認した。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] K.Suzuki, H.Kubota, K.Fujita,and T.Abe: "Chemical Nonequilibrium Ablation Analysis of MUSES-C Super-orbital Reentry Capsule" AIAA paper 97-2481. (1997)
• [文献書誌] K.Fujita, K.Suzuki,and T.Abe: "Air Radiation Analysis of Super-orbital Reentry Vehicle" AIAA paper 97-2561. (1997)
• [文献書誌] K.Nakahashi,and E.Saitoh: "Space-Marching Method on Unstructured Grid for Supersonic Flows with Embedded Subsonic Regions" AIAA Journal. 35(8). 1280-1285 (1997)
• [文献書誌] D.Sharov,and K.Nakahashi: "Hybrid prismatic/Tetrahedral Grid Generation for Viscous Flow Applic ations" AIAA Journal. 36(2). 157-162 (1998)
• [文献書誌] 森田敏博, 松浦芳樹, 桜井成昭, 堤枝ジョージ, 前野一夫, 本間弘樹: "空気中の強い衝撃波背後の発光特性(第一報)全放射発光形態" 日本航空宇宙学会誌. 45(523). 453-457 (1997)
• [文献書誌] T.Morioka, N.Sakurai, K.Maeno,and H.Honma: "Imaging Spectroscopy of Radiation Behind Strong Shock Waves in Air" Theoretical and Applied Mechanics. 46. 307-315 (1997)
• [文献書誌] K.Teshima: "An experimental Study and DSMC Simulation of rarefled supersonic jets" Rarefied Gas Dynamics.ed.by C.Shen,Beijin University Press. 567-572 (1997)
• [文献書誌] K.Teshima: "Velocity measurements of tree jets using nuclear hyperfine structure of I_2" JSME International Journal Series B. 40(3). 501-508 (1997)
• [文献書誌] 松野謙一, 荒賀隆, 里深信行: "二次元遷音速風洞内翼型模型周りの流れ場の数値シミュレーション" 日本航空宇宙学会誌. 45(524). 511-519 (1997)
• [文献書誌] 廣瀬隆司, 松野謙一, 里深信行: "風上差分法を用いた双曲型格子形成法と格子直交性の検討" 日本機械学会論文集B編. 63(615). 3627-3533 (1997)
• [文献書誌] K.Yamamoto,and K.Yamashita: "Analysis of the couette flow based on the molecular dynamics study for gas-wall interaction" Rarefied Gas Dynamicd (ed.C.Shen). 375-380 (1997)
• [文献書誌] K.Yamamoto,and K.Yamashita: "Molcular dynamics study of gas flow through a micro-pore" Rarefied Gas Dynamicd (ed.C.Shen). 593-598 (1997)
• [文献書誌] N.Arai, S.Kawano,and N.Gon-Mori: "Flow field around a Concave body in Low Speed" The 4th KSME-JSME Fluids Engineering Conference. (1998)