スペースプレーン技術の極超音速飛行実証システムの開発研究

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25249125
• 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: 澤井 秀次郎 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 (30270440)
• 研究分担者: 坂井 真一郎 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 (10342619) ; 坂東 信尚 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, 助教 (10415896) ; 丸 祐介 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, 助教 (20524101) ; 永田 晴紀 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40281787) ; 後藤 健 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 (40300701) ; 小林 弘明 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, 特任准教授 (50353420)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: スペースプレーン / 超音速 / 飛行実験 / 空気吸込式エンジン

研究実績の概要

本研究は，空気吸い込み式エンジンを用いるスペースプレーンの実現に向けて，飛行実証を通して基盤となる技術を獲得することを目指すものである．そのために，気球による高高度からの落下と無火薬式の小型ロケットブースターによる加速を組み合わせた，従来にない低コストの高速飛行実証手段を提案し，この手段の特性を検討する．また，実験システムの試作研究を通して，スペースプレーンの実現に必要な技術の研究を実施する．
H29-30年度は， (1)飛行実験機の設計検討と試作，(2)高速飛行実験システムの概念検討，(3)スペースプレーンの実現に必要な技術の研究，特に空力設計技術の研究，を行った．
(1)では，開発を進めてきた飛行実験機システムをハードウェア的に完成さ，さらにソフトウェアの構築を行った．気球による飛翔実験機会を得ることが出来なかったため，飛行実験の一連のシーケンスを想定した地上実験で飛行実験機システムの機能確認を行った．
(2)では，気球システムとのI/F（気球到達高度などの物理的条件に加え，放球作業，安全管理など運用面も含めて）を具体的に考慮して実験システムの概念検討を行った．気球飛翔機会が極端に少なくなっている事実も踏まえると，気球を利用するシステムの利点が薄れていることを認識する結果となった．このような状況を踏まえ，気球の利用に拘らない，飛行実験システムについても検討を行った．その結果，JAXA宇宙科学研究所で構想中の再使用観測ロケットに空気吸込式エンジンを適用することで，単に飛行実験システムとして利用するだけでなく，ロケットシステムの性能向上に寄与できる目処を得た．
(3)では，空力設計技術に関して，スペースプレーンの空力形状としてウェーブライダーの特性を利用することを考えており，翼端形状の可変による非設計点性能の改善と機体・推進の空力干渉の評価を，主としてCFDを行って実施した．

現在までの達成度 (段落)

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] SiC繊維強化SiC複合材料のロケットエンジンへの適用: 現状と今後 (2019)
  • 著者名/発表者名: 後藤健
  • 雑誌名: Fine ceramics report 巻: 37(1) ページ: 6-10
• [雑誌論文] Anomaly Detection Configured as a Combination of State Observer and Mahalanobis-Taguchi Method for a Rocket Engine (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke MARU, Hatsuo MORI, Takashi OGAI, Noriyoshi MIZUKOSHI, Shinsuke TAKEUCHI, Takayuki YAMAMOTO, Tsuyoshi YAGISHITA, Satoshi NONAKA
  • 雑誌名: RANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 16.2 ページ: 195-201
  • DOI: https://doi.org/10.2322/tastj.16.195
  • 査読あり
• [学会発表] 液体酸素を用いた端面燃焼式ハイブリッドロケットの燃料後退速度のモデル化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 津地歩，永田晴紀
  • 学会等名: 日本機械学会2018年度 年次大会
• [学会発表] 可視化燃焼器を用いた端面燃焼式ハイブリッドロケットの燃料後退特性の調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 齋藤勇士，津地歩，永田晴紀
  • 学会等名: 第1回ハイブリッドロケットシンポジウム
• [学会発表] Pressure Mode Classification of the Supersonic Flow over a Rigid Parachute Model with Suspension Lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Dahal, N., Fukiba, K., Itou, Y., Mizuta, K., & Maru, Y.
  • 学会等名: 22nd AIAA International Space Planes and Hypersonics Systems and Technologies Conference
  • 国際学会
• [学会発表] ウェーブライダー形状の非設計点における空力性能に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井真冬，真子弘泰，丸祐介，澤井秀次郎
  • 学会等名: 平成29年度 宇宙航行の力学シンポジウム
• [学会発表] スペースプレーンに必要な技術ためのFTBのシステムと飛行軌道の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丸 祐介, 澤井 秀次郎, 永田 晴紀, 小林 弘明, 坂東信尚, 吉光 徹雄, 江口 光
  • 学会等名: 第61回宇宙科学技術連合講演会
• [学会発表] A High-Speed Flight Experiment System with Combination of a High-Altitude Balloon and a Rocket Booster for Flight Demonstration of Technologies Needed for Spaceplane (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Maru, Shujiro Sawai, Harunori Nagata, Nobutaka Bando, Shin-Ichiro Sakai, Tetsuo Yoshimitsu, Ken Goto, Hikaru Eguchi
  • 学会等名: 31th International Symposium on Space Technology and Science
  • 国際学会
• [学会発表] A Numerical and Experimental Approaches on Aerodynamic Characteristics of Waverider with Orbiter (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Uzaki, Tomoyuki Muta, Nobuyuki Tsuboi, Yusuke Maru, Kazuhisa Fujita
  • 学会等名: 31th International Symposium on Space Technology and Science
• [備考] 澤井研究室ホームページ
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/home/sawai/index.html