レーザー駆動管内加速装置:基礎物理の解明と実用展開

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13852014
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40215752)
• 研究分担者: 澤田 恵介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80226068) ; 小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30170343) ; 谷内 哲夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (80260446) ; 堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 助教授 (30256169) ; 斎藤 務 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00302224)
• キーワード: レーザー推進 / プラズマ / パリスティックレンジ

研究概要

2年目である今年度は、レーザー駆動管内加速装置(以下LITAと呼ぶ)の垂直打上げ性能について、重点的に調べた。その結果、推進剤に単原子分子を用いた場合、得られるインパルスが音速に反比例すること、充填圧力に対しては、1気圧程度までは単調増加、それ以上ではほぼ一定値になった。これらの傾向を、壁面圧力履歴測定等をもとに考察したところ、充填圧力が一定のとき、壁面での過剰圧の最高値は音速に依存しないが、現象持続時間が音速に反比例し、その積としてのインパルスは音速に反比例することが明らかになった。また、インパルスが1気圧程度で頭打ちになる傾向は、実用上好ましいことである。レーザーの照射形態としては、現在の低周波数作動においては、プルジェクタイルの前方から照射するよりも、後方から照射するほうが高いインパルスが得られた。これは、前方照射の場合、プロジェクタイルのセンターボディー前面とシュラウド内壁の2度に渡って反射する必要があり、ビーム伝送効率が低下することが主因と考えている。アブレーションを利用したLITAの作動は現在実験準備段階にある。また、加速管を4mに延長して、実験室内で打上げ実験を行う準備を同時に進めている。今年度予定していた、超音速での作動実証実験の準備については、大出力炭酸ガスレーザーの性能試験と予備実験を終えることができた。

研究成果

• [文献書誌] Akihiro SASOH: "Impact of Unsteady Disturbance on Multi-Lane Traffic Flow"Journal of the Physical Society of Japan. 71. 989-996 (2002)
• [文献書誌] Akihiro SASOH, Taku OHARA: "Shock Wave Relation Containing Lane Change Source Term for Two-Lane Traffic Flow"Journal of the Physical Society of Japan. 71. 2075-2083 (2002)
• [文献書誌] Jiang Zonglin, K.Matsuoka, A.Sasoh, K.Takayama: "NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF WAVE DYNAMIC PROCESSES IN HIGH-SPEED TRAIN/TUNNELS"Acta Mechanica Sinica. 18. 209-226 (2002)
• [文献書誌] Hirotaka OTSU, Takashi ABE, Yasuyuki OHNISHI, Akihiro SASOH, Kazuyoshi TAKAYAMA: "Numerical Investigation of High-Enthalpy Flows Generated by Expansion Tube"AIAA Journal. 40. 2423-2430 (2002)
• [文献書誌] Toshiro Fujimori, Motohide Murayama, Junichi Sato, Hideaki Kobayashi, Takashi Niioka: "Improvement of Flameholding Characteristics by Incident Shock Waves in Supersonic Flow"Combustion of Energetic Materials(Eds.K.K.Kuo and L.T.DeLuca), Begell House Inc.. 117-118 (2002)
• [文献書誌] 芦澤 弘明, 大原 忍, 山口 滋: "環境計測用中赤外差周波技術"応用物理. 71・2. 219-221 (2002)
• [文献書誌] H.HORISAWA, ほか4名: "Fundamental Study of a Relativistic Laser Plasma Thruster"23rd ISTS(Internal Symposium on Space Technology and Science. ISTS 2002-b-21. 339-344 (2002)
• [文献書誌] H.HORISAWA, ほか4名: "A Relativistic Laser-Accelerated Plasma Thruster for Space Propulsion"AIAA. 2002・3780. 1-8 (2002)
• [文献書誌] H.HORISAWA, I.KIMURA: "Fundamental Study on Laser Plasma Accelerator for Propulsion Applications"Vacuum. 65・2. 389-396 (2002)
• [文献書誌] Shingo Matsuyama, Takeharu Sakai, Akira Sasoh, Keisuke Sawada: "Parallel Computation of Fully-Coupled Hypersonic Radiating Flowfield Using Multi-Band Model"Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 17・1. 21-28 (2003)
• [文献書誌] Hiroaki ASHIZAWA, Shigeru YAMAGUCHI, Masamori ENDO, Shinobu OHARA, Masao TAKAHASHI, Kenzo NANRI, Tomoo FUJIOKA: "Development of a nitrogen dioxide gas sensor based on mid-infrared absorption spectroscopy"レーザー研究. 31・2. 151-155 (2003)