| 研究課題/領域番号 |
09305063
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
上條 謙二郎 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90282003)
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| 研究分担者 |
石本 淳 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10282005)
尾池 守 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (70292282)
辻本 良信 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (50112024)
中橋 和博 東北大学, 工学部, 教授 (00207854)
升谷 五郎 東北大学, 工学部, 教授 (20271869)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| キーワード | ロケットベース複合エンジン / 空気液化サイクルエンジン / スクラムジェット / 空気液化熱交換器 / 超音速インテーク / スクラムジェット分離部 |
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| 研究概要 |
本研究は、低速域に空気液化サイクルエンジン(LACE)、ラム圧縮が十分な高速域になるとスクラムジェット、さらに高速ではロケットエンジン(LRE)へと作動サイクルを切り替えるロケットベース複合エンジン(RBCC)で生じる現象の解明と、課題の抽出を目的とする。
LACEのシステム性能は空気液化用熱交換器の性能に強く依存するため、数値計算による液化性能予測を行うとともに、小型高性能熱交換器を試作し、空気の主成分である窒素ガスを液体水素で液化する地上模擬試験を実施した。この結果を踏まえ、飛行マッハ数M=1〜5の速度域において、飛行動圧一定とした飛行経路を想定し、飛行時のエンジン比推力を算定した。その結果、M=4付近で水素供給ラインを切り換えることにより、LREモードとのサイクル切り替えが容易な基本LACEシステムでも比較的高い比推力が得られることが判明した。
LACEモード作動時の空気取り入れ口に関しては、モデル実験及び数値計算による検討を行った。その結果、層流粘性および乱流粘性を考慮した計算モデルは超音速インテークの定性的性能評価に十分な精度を有することが判明した。この計算モデルを用いて、代表的な形状を有する2種類の超音速インテークに対して特性解析を行い、両者の得失を明らかにした。
スクラムジェット・モード作動における空気取入れ口について、機体取り付け形状が性能に及ぼす影響を理論的及び実験的に検討した。その結果、機体下面を飛行方向に平行に戻した後に空気取入れ口を取り付けた場合、予圧縮効果は得られず、性能が低下することが判明した。また分離部のモデル実験を行い、擬似衝撃波による壁圧の非定常特性を検討した結果、後ろ向きステップを有する場合は、擬似衝撃波の発生位置により強いピーク周波数を持ち遠方まで相互相関が存在する圧力振動が発生することが明らかとなった。
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