| 研究課題/領域番号 |
16K06899
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
高柳 大樹 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (70513422)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 航空宇宙流体力学 / 衝撃波管 / 赤外域発光強度スペクトル |
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| 研究実績の概要 |
火星着陸探査を我が国で実現させるためにはロケットの打ち上げ能力及び開発予算の制約から重量を極力軽量化することが求められる。そのため、熱流束の大きい大気突入機前面と比較的小さい背面で異なる熱防護材を用いることが検討されている。高速で大気に突入する宇宙機における熱流束においては対流加熱だけでなく輻射加熱も併せて考慮する必要があるため、本研究では火星大気突入機背面からの輻射解析において支配的となる赤外線輻射強度解析に着目して研究を進めている。
本年度は輻射強度解析コードＳＰＲＡＤＩＡＮ２における二酸化炭素のデータベース更新に用いるために、本計測システムにおける集光光学系の改善を実施するとともに、黒体炉及び衝撃波管を用いて赤外線輻射強度解析における計測誤差評価を行った。
まず、これまでの計測システムの解析誤差においては、赤外線受光用のInSbアレイ検出器の温度の変化によって生じる感度変化の影響が支配的であることがわかったため、赤外線輻射を集光するための集光光学系の改善を行い、同時に受光領域と非受光領域を計測するよう変更した。この結果、黒体炉を用いた計測誤差は最大で５．３％と改善された。
次に衝撃波管を用いて放射輝度の誤差を評価したところ１．０％と見積もられた。また各衝撃波速度に対する放射輝度を評価したところ、衝撃波速度が上がるにつれて徐々に放射輝度は下がるが６ｋｍ/s程度で最小となり、７ｋｍ/s程度になると大きくなる傾向が得られた。この結果はNASAエームズ・リサーチセンター設置のEASTの結果とも整合していることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
２０１７年１月１日より２０１７年１２月３１日まで研究代表者が内閣府に出向したため本研究を実施することができなかった。また研究協力者による解析コードの検証において、平衡領域における赤外域輻射強度計測の精度向上が必要であることがわかったため、集光光学系の改善を行って実施した。その結果、当初予定していた膨張波管における模型背面からの赤外輻射スペクトル計測を完了することができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度、集光光学系を改善したことにより、赤外域輻射強度計測の計測誤差を向上することができた。そのため、今後は本計測システムを用いて、膨張波管（ＨＶＥＴ）における模型周りからの輻射強度分布計測及び輻射強度スペクトル計測を実施し、非平衡領域における赤外域発光強度スペクトルの評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
２０１７年１月から２０１７年１２月まで研究代表者が内閣府に出向していたため、本研究に従事することができなかった。加えて、研究協力者の輻射強度解析コードの検証により、平衡領域における赤外線輻射強度解析の精度向上が必要となった。その結果として、非平衡領域における計測が次年度以降に先送りとなった。
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