電磁力による再突入飛行体周りの弱電離プラズマ流の制御と空力加熱の制御

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206093
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 安部 隆士 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (60114849)
• 研究分担者: 大津 広敬 静岡大学, 工学部, 助手 (20313934) ; 藤田 和央 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 総合技術研究本部, 主任研究員 (90281584)
• キーワード: 再突入 / プラズマ / 空力過熱の低減 / 電磁力

研究概要

実験としては、小型アルゴン風洞を用いて高エンタルピー超音速流れに模型をさらし、模型前部に生じる衝撃波、および衝撃加熱された高温気体の状態を計測した。模型はその前部に強い磁界を発生することが可能であり、その効果を確認することを目指している。衝撃波加熱された高温気体の状態として、温度分布を非接触で計測することとし、発光スペクトルを利用して、電子励起温度を計測した。電子励起温度で見る限り、強い磁界の効果が認められる。すなわち、強い磁場により、圧縮加熱の開始位置すなわち、衝撃波の位置が模型から遠ざかる傾向にある。この傾向は、過去の理論研究により指摘されていたことであり、実験的証拠を与えたことになる。さらに、強い磁界の効果を確認するため、併進温度を計測することが望ましい。このため、吸収分光法を用いることとし、準備を進めた。予備的な温度測定が行われ妥当な温度計測が行われていることを確認している。次年度は、この手法により、温度分布を計測する予定である。
理論的研究として、まず、低軌道からの再突入飛行状態における磁界効果の検討を行った。それによれば、従来の理論検討では、無視されていたホール効果が現れ、磁界効果を打ち消す方向に働くことが分かっている。従って、本効果の実用化に当たっては、磁場配位など、工夫する必要がある。この一環として、そのような磁場配位が満たすべき条件を検討して、その効果を数値シミュレーションで確認している。

研究成果

• [文献書誌] K.Fujita, S.Sato, T.Abe: "Electron Density Measurements Behind Strong Shock Waves by H-□ Profile Matching"Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 17. 210-216 (2003)
• [文献書誌] A.Matsuda, K.Fujita, S.Sato, T.Abe: "Translational Temperature Measurement for Atomic Oxygen Behind Shock Waves by Absorption Spectroscopic Techinique"AIAA 2003-3784. (2003)
• [文献書誌] Y.Takizawa, S.Sato, K.Fujita, T.Abe, D.Konigorski: "Electro-magnetic Effect on a Reentry-related High-enthalpy Flow"AIAA 2003-4168. (2003)
• [文献書誌] K.Fujita, T.Abe: "Coupled Rotatina-Vibratin-Dissociation Kinetics of Nitrotgen Using QCT Models"AIAA-2003-3779. (2003)
• [文献書誌] M.Furudata, K.Fujita, T.Abe: "Coupled Rotational-Vibrational Relaxation of Molecular Hydorgen at High Temperature"AIAA-2003-3780. (2003)
• [文献書誌] Takahashi Abe, Syunichi Sato, Yutaka Matsukawa: "Study for dynamically unstable pitching motion of reentry capsule"CFD Journal. 12(In print). (2003)