木星大気へ突入する探査機のアブレーションによる空力加熱低減に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360450
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 西田 迪雄 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10025968)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安倍 賢一 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (20315104) ; 安部 隆士 宇宙航空開発研究機構, 宇宙科学研究本部・宇宙輸送工学研究系, 教授 (60114849) ; 永山 邦仁 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20040446) ; 鈴木 宏二郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10226508)
• Keywords: 木星 / 極超音速流 / 大気突入飛行 / 非平衡流 / 空力加熱 / 水素 / ヘリウム / アブレーション

Research Abstract

以下の研究成果を得た。
1.地球引力圏外から地球大気圏へ突入する惑星探査機カプセルのアプレーション冷却をVSL法を用いた3温度モデルにより数値解析し、アブレーション効果を調べた。
2.アブレータから炭素微粒子が飛び出すスポレーションについて数値解析し、粒子の運動軌跡と温度に関する情報を得た。
3.真空中でカーボンをターゲットとしたアブレーション試験をおこない、2台の高速度カメラを用いて発生するプラズマプルームを観測した。ストリーク・駒撮写真とも、プルームは、少なくとも2種類以上の速度の異なる粒子群からなることが確認された。
4.高温窒素および水素の回転-振動-解離が連動した緩和について調べた。
5.再突入した関連の高エンタルピー流に及ぼす電磁効果について調べた。

Research Products

• [Publications] N.Hirokawa, K.Abe, M.Nishida, K.Takeishi, M.Matsuura: "Application of a 20 kW Arc-Heated Wind Tunnel to Evaluation tests of Wall Catalysis"Transactions of the Japan Society for Aeronautics and Space. Vol.45, No.150. 217-223 (2003)
• [Publications] D.Nakazono, K.Abe, M.Nishida, K.Kurita: "Supersonic 02-jet Impingement on Liquid Iron with Surface Chemistry"ISIJ International. Vol.44, No.1. 91-99 (2004)
• [Publications] K.Fujita, T.Abe: "Coupled Rotation-Vibration-Dissociation Kinetics of Nitrogen Using QCT Models"AIAA 2003-3779. (2003)
• [Publications] M.Furudate, K.Fujita, T.Abe: "Coupled Rotational-Vibrational Relaxation of Molecular Hydrogen at High Temperature"AIAA 2003-3780. (2003)
• [Publications] A.Matsuda, K.Fujita, S.Sato, T.Abe: "Translational Temperature Measurement for Atomic Oxygen Behind Shock Waves by Absorption Spectroscopic Technique"AIAA 2003-3784. (2003)
• [Publications] Y.Takizawa, K.Fujita, S.Sato, T.Abe, D.Konigorsky: "Electro-magnetic Effect on a Reentry-related High-enthalpy Flow"AIAA 2003-4168. (2003)
• [Publications] K.Fujita, Y.Inatani, T.Abe: "Assessment of Dynamic Stability of MUSES-C Capsule in Hypersonic Rarefied Regime"AIAA 2003-3893. (2003)
• [Publications] T.Noguchi, K.Nagayama: "Plume Dynamics by Thin Film Carbon Target by YAG Laser"Diamond and Related Materials. Vol.12. 953-956 (2003)
• [Publications] K.Nagayama, T.Noguchi: "High-Speed Imaging of Plasma Plume Induced by Pulse Laser Ablation"Proc. of 25th Int. Congress on High-Speed Photography and Photonics, SPIE. Vol.4948. 388-392 (2003)
• [Publications] K.Suzuki, K.Fujita, T.Abe: "Chemical Nonequilbrium Shock-Layer Analysis over Ablating Surface of Superorbital Re-Entry Capsule"The Institute of Space and Astronautical Science Report. SP No.17. 23-42 (2003)
• [Publications] K.Suzuki: "Trajectory-based Coupled Analysis of Viscous Shock Layer and Charring Material Ablation at Stagnation Point"The Institute of Space and Astronautical Science Report. SP No.17. 217-232 (2003)
• [Publications] K.Suzuki: "Rarefied Flow Simulation of Sublimation Gas around Solar Probe"Proc. 4th Asia Workshop on Computational Fluid Dynamics. 135-140 (2004)