惑星大気圏飛行のための実気流風洞試験技術の研究開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206086
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 浅井 圭介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40358669)
• 研究分担者: 永井 大樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70360724)
• 連携研究者: 澤田 恵介 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80226068) ; 澤田 秀夫 宇宙航空研究開発機構, 研究員 (30344245)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 航空宇宙流体 / 風洞試験 / 流体計測 / 流体制御 / 火星飛行機

研究概要

本研究では火星大気中における翼周りの流れ場を模擬する特殊風洞(火星大気風洞)の設計製作と計測技術の開発に取り組んだ. この風洞は真空チャンバとその中に設置された吸込式風洞,内圧調整用のバッファタンクからなり,超音速エジェクターで駆動される. 検定試験の結果,チャンバ内部の圧力を調整することで10^4から10^5までの広い範囲のレイノルズ数を模擬可能なこと, 1kPaの低圧で最高マッハ数0.7の高速を達成できることを確認した. 合わせて, 火星大気環境下で使用できる速度場,圧力場の計測技術を開発し, JAXAが検討を進めている火星飛行機の翼性能試験にこれらの風洞技術が有用であることを実証した.

研究成果

• [雑誌論文] 多孔質膜を用いた差圧応答型PSPの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 依田大輔、永井大樹、浅井圭介
  • 雑誌名: 可視化情報学会論文集 Vol.28, No.4 ページ: 21-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual-mode oxygen-sensing based on oxygen-adduct formation at cobaltporphyrin-polymer and lumine-scence quenching of pyrene : an optical oxygen sensor for a practical atomospheric pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hyakutake, I. Okura, K. Asai, H. Nishide
  • 雑誌名: J.Mater.Chem. 18 ページ: 917-922
  • 査読あり
• [雑誌論文] A review of pressure sensitive paints in hypersonic and unsteady flows (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Gregory, K. Asai, M. Kamada, T. Liu, and J. Sullivan
  • 雑誌名: Journal of Aerospace Engineering Vol.222,PartG ページ: 249-290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-Sensitive Paint Measure ment of Pressure Distribution in a Supersonic Micronozzle (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, R. Naraoka, K. Sawada, and K. Asai
  • 雑誌名: AIAA Journal Vol.46, No.1 ページ: 215-222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and photophysical properties of Rhodamine B dye-bearing poly(isobutyl methacrylate-co-2,2,2-trifluoro ethylmethacrylate)as a temperature -sensing polymer film (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Obata, M. Morita, K. Nakase, K. Mitsuo, M. Obata, M. Morita, K. Nakase, K. Mitsuo,
  • 雑誌名: J.Poym.Sci.Part A : Polymer Chemistry 45(14) ページ: 2876-2885
  • 査読あり
• [学会発表] Development of low density wind tunnel to simulate atmospheric flight on Mars (2009)
  • 著者名/発表者名: ANYOJI, M., NAGAI, H. and ASAI, K.
  • 学会等名: 47^th AIAA Aerospace Science Meeting and Exhibit, AIAA-2009-21517
  • 発表場所: Orlando, Florida(USA)
  • 年月日: 2009-01-07
• [学会発表] Evaluation of Plasma Actuator Performance in Martian Atmosphere for Applications to Mars Airplane (2008)
  • 著者名/発表者名: TAKAGAKI, M., ISONO, S., NAGAI, H., ASAI, K.
  • 学会等名: 38^th Fluid Dynamics Conference and Exhibit, AIAA2008-3762
  • 発表場所: Seattle, Washington(USA)
  • 年月日: 2008-06-23
• [学会発表] Investigation of the plasma actuator performance on the Martian atmosphere (2007)
  • 著者名/発表者名: S. ISONO, M. TAKAGAKI, H. NAGAI and K. ASAI
  • 学会等名: 4th International Conference on Flow Dynamics, Sendai International Center
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Designing of the Mars Wind Tunnel to Simulate Low Reynolds Number and High Subsonic Flow in the Mars Atmosphere (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, H. Nagai, K. Asai
  • 学会等名: 4th International Conference on Flow Dynamics, Sendai International Center
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2007-09-27
• [図書] 「MEMS/NEMS工学大全」執筆ページ「第8章10節宇宙、飛行機」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹、浅井圭介
  • 総ページ数: 1028-1037
  • 出版者: 株式会社テクノシステム
• [図書] Nano-Mega Scale Flow Dynamics for Advanced Aerospace Technology(The 21st Century COE program International COE of Flow Dynamics Lecture Series, Vol.11) (2008)
  • 著者名/発表者名: Keisuke ASAI, Hiroki NAGAI
  • 総ページ数: 1-45
  • 出版者: Tohoku University Press
• [図書] 「機能性色素の合成と応用技術」執筆ページ「第2編応用編第10章色素センサーの開発」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 浅井圭介、永井大樹
  • 総ページ数: 292-305
  • 出版者: (株)エムシー出版
• [産業財産権] 光学的差圧計測手法および光学的差圧センサー (2007)
  • 発明者名: 永井大樹、浅井圭介
  • 権利者名: 永井大樹、浅井圭介
  • 産業財産権番号: 特許,特願2007-191118
  • 出願年月日: 2007-07-23