| 研究課題/領域番号 |
17K06941
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
舩津 賢人 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (50323332)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 航空宇宙工学 / 極超音速反応性流体力学 / ケイ素系耐熱複合材料 / 気泡生成 / 分光計測 |
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| 研究実績の概要 |
スペースシャトル退役を背景に、我が国独自の宇宙輸送機による地上－宇宙間の定期的で安全な移動が社会的要請となっている。特に地球大気圏再突入では革新的な耐熱材料開発と高精度な空力加熱予測が求められる。本研究は、高エンタルピー流中の損耗が炭素系複合材料に比べて小さいケイ素系耐熱複合材料に着目し、気流と材料損耗に関わる未解明の材料内部の気泡生成と材料近傍の強い発光に焦点をあてる。開発中の先進的発光分光計測技術に超広ダイナミックレンジカメラを導入することで、気泡生成と発光を同時計測し、ケイ素系耐熱複合材料の非定常挙動を解明する。
本年度は、継続的に、開発中の空間的時間的な発光強度分布を得る先進的発光分光計測技術（複数波長フィルター同時利用による簡易型ビデオカメラシステム）により、ケイ素系耐熱材料近傍の強い発光を計測することに加え、昨年度に引き続き、超広ダイナミックレンジカメラを導入し、発光強度分布の計測を継続的に行った。ダイナミックレンジカメラとその光学系の調整や減光フィルターの選択（使用の有無も含め）に苦慮しているが、材料表面から生ずる著しい発光と材料周辺部に生ずる微弱な発光の同時計測の可能性について、より深く考察することができた。しかし、COVID-19（新型コロナウイルス感染症）の影響により、研究の進ちょくが滞っており、研究の進ちょく状況を「やや遅れている」とした。2021年度には超広ダイナミックレンジカメラとケイ素系耐熱複合材料の選定を行い、研究計画に沿い、研究を進め、高エンタルピー流中のケイ素系耐熱複合材料内部の気泡生成と材料近傍発光の非定常挙動モデルを構築する予定である。
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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
当初の研究計画では、「第二年度内に発光強度比分布をもとに強度比法により温度分布を推定する。またアーク加熱風洞による実証実験を試みる。」予定であったが、COVID-19（新型コロナウイルス感染症）の影響により、研究の進ちょくが滞っており、研究の進ちょくは「やや遅れている。」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、適切なCOVID-19（新型コロナウイルス感染症）感染防止対策を施し、適切なケイ素系耐熱複合材料の選定を行い、先進的発光分光計測技術により、ケイ素系耐熱複合材料近傍の強い発光を計測する。導入した超広ダイナミックレンジカメラにより、内部（表面近傍）気泡生成と発光強度分布を同時計測する。また、表面温度分布推定のみならず、材料周辺部の微弱な発光強度分布を取得し、その発光強度比分布をもとに温度分布を推定する。さらには、アーク加熱風洞による実証実験を通じて、高エンタルピー流中のケイ素系耐熱複合材料内部の気泡生成と材料近傍発光の非定常挙動モデルを構築する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（１）COVID-19（新型コロナウイルス感染症）の影響により、研究の進ちょくが滞った。
（２）当初計画を効果的に進めた結果、補助事業の目的をより精緻に達成するため、追加実験（高エンタルピー流中のケイ素系耐熱複合材料内部の気泡生成と材料近傍発光の同時計測）を行う必要が生じた。
（３）本事業の研究成果を追加で国内外の関連学会等において発表することや論文を投稿する必要が生じた。
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