2011 Fiscal Year Annual Research Report
火星探査飛行機用低レイノルズ数、高マッハ数プロペラの研究
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23360381
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
砂田 茂 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70343415)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 良平 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30145817)
野中 聡 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (40332150)
橋本 敦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 研究員 (30462899)
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| Keywords | 火星飛行機 / プロペラ / 低レイノルズ数 / 高マッハ数 |
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| Research Abstract |
連携研究者である東北大学浅井圭介教授の所有する火星大気風洞において、１０の３乗から４乗間のレイノルズ数、0.7以下の広いマッハ数で三角翼型の性能試験が行われ、高い性能が確認された。この翼型データと１０の５乗程度のレイノルズ数において有効性が確認されているAdkinsとLiebeckの方法を用いて、飛行速度50m/s時に0.36Nの推力を発生するプロペラブレードを設計した。レイノルズ数は6000程度、ティップマッハ数は0.5で作動する。推力の値(0.36N）は、宇宙科学研究所で現在、検討が進められている火星飛行機に必要な推力の６分の１である。（現在の案では、飛行機は６発のプロペラを持つ予定である。）このプロペラの性能を市販のCFD解析ソフトで解析した。さらに、宇宙科学研究所の惑星環境風洞において、上記のレイノルズ数の約２倍のレイノルズ数、約３分の１のマッハ数で性能試験を行った。（推力、トルク、効率）について、設計値、CFDによる値、風洞実験による値は、それぞれ（0.46N,0.069Nm、60%）、（0.56N,0.074Nm）、（0.54N,0.081Nm、61%）であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
火星飛行機用プロペラの設計のために必要な全作業、すなわち「アドキンス・リ－ベックの方法によるプロペラの設計、宇宙科学研究所の惑星環境風洞でのプロペラ性能試験、東北大学の火星大気風洞での翼型性能試験、CFDによるプロペラの性能評価」を行い、全ての作業を問題なく進められることを確認できた。次年度以降、高効率のプロペラを設計する準備が整った。よって、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
東北大学の火星大気風洞で取得した翼型性能、及びアドキンス・リーベックの方法で設計したプロペラについて、宇宙科学研究所惑星環境風洞、大阪大学の風洞での実験、CFD解析によって、設計性能を確認する。また、CFD解析によって、プロペラ性能を向上させる翼型、平面形を探索する。提案された翼型、平面形でのプロペラ性能は、東北大学の火星大気風洞での翼型性能試験、宇宙科学研究所惑星環境風洞、大阪大学の風洞での実験で確認する。
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[Presentation] Design of A Propeller of An Airplane on Mars2011
Author(s)
Hayashida,T., Sunada,S., Ishida,R., Kaneko,K.,Suwa,T., Nagai,H., Asai,K., Goto,Y., Yonezawa,K. and Tsujimoto,Y
Organizer
Eighth International Conference on Flow Dynamics
Place of Presentation
仙台
Year and Date
2011-11-09
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