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2017 年度 実績報告書

電磁力エアロブレーキングの減速開始高度を制御する新技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H04200
研究機関山口大学

研究代表者

葛山 浩  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80435809)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード電磁力ブレーキング / 希薄気流 / 再突入流れ / アーク気流 / ホール効果
研究実績の概要

昨年度までの研究では、アーク希薄風洞を開発し、ネオジウム搭載型試験模型を用いて、抗力測定を実施した。この計測は、「背圧の上昇により気流境界(絶縁境界)が試験模型へ近づくと、ホール効果による電流散逸が抑え込まれ、大きな抗力増大が得られる」との連続流解析予測に基づいて行われた。しかし、磁場印加により大きな抗力増大が得られたものの、予測に反して、絶縁境界位置の依存性は確認できなかった。この原因は、気流が予想以上に濃いため、ホール効果が小さく、電流散逸が弱いためと考えられた。なお、ホール効果を無視した粒子計算解析を行ったところ、抗力増大の実測値がほぼ再現できたことからも、ホール効果が予想よりも弱かった可能性が高い。そこで本年度は、流量を絞って、より希薄な気流状態での試験を試みたが、流量低減はアーク不着火の頻発を招き、定量的な評価を行えなかった。このため、大きい磁石を用いてより強磁場を印加し、ホール効果の影響を強めることを試みることにした。なお、この試験では、トムソン散乱による電子諸量測定には、10分間程度の長時間計測が必要なこと、およびコイルを用いたさらなる強磁場印加も睨み、模型内部を水冷する新設計の模型を開発した。開発した試験模型は、JAXAの750 kW大型アーク風洞を用いた3 MW/cm2の強加熱試験に供され、熱破壊や磁石の熱消磁が起こらないことが確認できた。次に、この模型を使用して、電磁力発生実験を行い、絶縁境界位置の影響の再検証を予定していたが、電磁力発生に必要となるセラミックスカバーが予想外の長納期であったため、試験は来年度行うことになった。また、トムソン散乱による電子諸量計測については、現在試験を実施中であり、上記の抗力計測結果を裏付ける計測結果が得られつつある。以上のように、計画は遅れてはいるが、現在は順調に進んでおり、研究目的を達成できる予定である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Total Drag Measurement in Electrodynamic Braking in Arc Plume with Variable Backpressure2017

    • 著者名/発表者名
      H. Katsurayama, N. Fukuda, T. Toyodome, M. Matsui, and Y. Katoh
    • 雑誌名

      Frontier of Applied Plasma Technology

      巻: 10 ページ: 35-38

    • 査読あり
  • [学会発表] 電磁力による衝撃層増大効果を用いたアーク気流用エンタルピー計測プローブの開発2018

    • 著者名/発表者名
      矢野智也、濱田柔久、葛山浩、酒井 武治、松井信、高木耀一、上村圭市、加藤泰生
    • 学会等名
      平成29年度衝撃波シンポジウム
  • [学会発表] アーク気流中での電磁力エアロブレーキング抗力増大実験のDSMC計算による検証2018

    • 著者名/発表者名
      幅野将司、福田直生、合志義亜、葛山浩、加藤泰生
    • 学会等名
      平成29年度衝撃波シンポジウム
  • [学会発表] An Electrodynamic Aerobraking Experiment in a Rarefied Arc-Heated Flow2017

    • 著者名/発表者名
      H. Katsurayama, N. Fukuda, T. Toyodome, K. Tomita, M. Makoto, and Y. Katoh
    • 学会等名
      31th International Symposium on Shock Waves
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Investigation of the Role of an Insulating Boundary in the Electrodynamic Force Generation in a Rarefied Arc Flow2017

    • 著者名/発表者名
      N. Fukuda, T. Toyodome, H. Katsurayama, K. Tomita, M. Makoto, and Y. Katoh
    • 学会等名
      31th International Symposium on Space Technology and Science
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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