2020 年度研究成果報告書

垂直着陸式再使用型ロケットの帰還飛行における推進剤消費最小化の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04569
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関	国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
研究代表者	野中聡国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40332150)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	垂直着陸 / 再使用型ロケット / 推進剤消費最小化 / 帰還飛行 / 姿勢制御 / 空力減速
研究成果の概要	垂直着陸式の再使用型ロケットでは、地上への軟着陸に向けて帰還飛行中に減速が必要であるが、エンジン推力を主とした減速では推進剤の消費量が多いため、打ち上げ能力が低下することとなる。本研究では垂直着陸型再使用ロケットの帰還飛行において、推進剤の消費を最小とする方法として空気力を最大限に利用した減速方法を提案し、それを実現するための機体形状と空力デバイスを風洞実験と運動解析により検討した。これらの結果から、垂直着陸型再使用ロケットの帰還飛行における減速時の姿勢制御の成立性を明らかにするとともに、推進剤消費を抑えるための有効性を示した。
自由記述の分野	空気力学
研究成果の学術的意義や社会的意義	空気力により十分に減速することで帰還時の推進剤消費を最小にするための機体形状や姿勢制御方法を空気力学や運動力学の観点からの考察し、垂直着陸式の再使用型ロケットとして帰還飛行を成立させる解を導き出した。この帰還方式が垂直着陸式の再使用型ロケットで実現されれば、打ち上げ性能を大幅に向上することが可能となり、本研究で得られた成果は将来のロケットシステム構築に必要となる空力設計や帰還飛行方法の考え方を示すものである。