| 研究概要 |
本研究はAOTVの熟防御に関連して, 8〜15km/s(マッハ数, 25〜40)の衝撃波背後の非平衝流の特性を, 生として衝撃波菅実験により明らかにすることを目的としている. 本年度の研究により以下のことが明らかにされた. 1.自由ピストン2段膜衝撃波菅特性:(1)無隔膜式の高圧部が製作され, 作動テストの結果, 35〜55Kgf/cm^2の圧力で安定に作動することが確認された. (2)高圧菅圧力が自由に制御できるようになったので, 圧縮菅端の破膜圧力の調整が可能となり, AOTVの飛行速度(10km/s)飛行高度(0.1mmHg)の状態を再現性よく実現できるようになった. (3)圧縮菅・中圧菅初期圧力の調整によりマッハ数40を越える実験が可能となった. マッハ数50の達成を当面の目標としている. 2.衝撃波の2次元構造:(1)衝撃波菅断面の中央と壁面近くで, 発光分光とイオン・プローブ出力の同時観測により, 衝撃波面の湾曲効果は殆んど無視できるが,接触面は大きく湾曲し, 正方形断面の一辺の長さの半分(2cm)程度にまで達することがわかった. (2)圧縮性2次元ナビエストークス式をFCT法を用いて解き, マッハ数30において壁面境界層による衝撃波面の湾曲の程度を調べたところ波面厚さ(1〜2mm)程度の厚さであることがわかった. これは実除の観測とも一致する. 接触面湾曲の効果の解析が今後の課題である. 3.数値解析スキームの開発:以下の数値解析スキームの開発がなされた. (1)FCT法による2次元ナビエストークス式の解析. (2)TVDマコーマック法による2次元ナビエストークス式の解析. (3)陽的差分法によるBGK方程式(ボルツマン方程式)の2次元流解析. 以上の解析手法を用いて空気中の強い衝撃波の解析を進めつつある.
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