2023 年度研究成果報告書

再使用型ロケットの垂直着陸における空力特性と運用性の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	21K04490
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, 教授 (40332150)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	垂直着陸 / 再使用型ロケット / 空力特性 / 帰還飛行
研究成果の概要	垂直離着陸方式の再使用型ロケットでは、着陸時に機体周りの気流とそれに対抗するエンジンからの排気とが干渉し、複雑な流れ場が形成される。本研究ではその流れのメカニズムを理解するため、再使用型ロケットのスケールモデルを用いてエンジン排気を伴う流れ場を模擬し、風洞実験によって機体周りの圧力分布を計測した。実験結果から、着陸時の機体の姿勢とエンジン排気の角度によって、ロケット表面の圧力分布が大きく変化し、空力特性に大きな影響を与えることを明らかにした。この現象をモデル化することで、将来の適切な着陸運用に繋がると考える。
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	再使用型ロケットの着陸フェーズにおけるエンジン排気と機体周りの流れの干渉が機体の空力特性と運動に与える影響について、空気力学や運動力学などの学術的な観点から考察し、将来の宇宙輸送システムの確実な着陸運用を実現するための考え方を定量的に示した。本研究で得られた成果は、総合的なシステム工学によるアプローチで再使用ロケットのシステム構築に必要となる設計指針を示すための学術的な取り組みの一環であり、今後国や民間が取り組む本格的な実証機や運用機の研究開発に貢献するものである。