2013 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25249125
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
澤井 秀次郎 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 (30270440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂井 真一郎 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 (10342619)
坂東 信尚 独立行政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 独立行政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(系)研究科(研究院), 教授 (40281787)
後藤 健 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 (40300701)
小林 弘明 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 研究員 (50353420)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | スペースプレーン / 超音速 / 飛行実験 |
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| Research Abstract |
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．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構築する．飛行実験を行ってこのシステムの有効性を実証するとともに，すなわちスペースプレーンの実現に必要な技術の飛行実証を行う．
H25年度は， 1.高速飛行実験システムの概念検討，2.飛行実験機の設計検討，試作，3.スペースプレーン技術，特に空力設計とエンジン技術の研究，を行った．
1では，(1)高速飛行実験システムの概念設計，サイジング検討を行い，この結果を踏まえて，実験機の風洞実験模型を行い，空力特性の評価に着手した．(2)気球実験の特性をふまえ，ブースター酸化剤である液化酸素タンクの断熱特性の評価を行った．
2では，(1)実験機の構造設計を行った．特に，胴体および主翼については試作までを行った．(2)アビオニクスの設計検討を実施した．搭載計算機，姿勢等の各種センサの選定を行い，計算機およびそれと周辺機器のI/Fボードを試作した，(3)空力特性データの整備を行い，これを用いて飛行シミュレーションを実施し，制御系の設計方針を検討した．
3では，(1)空力専門家に研究協力者として参画してもらい，空力形状設計のロジック（方法論）について議論を行い，想定システムの仕様を定めた上で，翼胴形態をベースに形状パラメータを設計すべきとの方針が得られた．(2)飛行実験供試エンジンの設計を行い，エアインテークおよびラム燃焼器を試作した．試作したインテークを風洞実験に供試し，その特性を評価した．ラム燃焼器を用いた地上燃焼実験の準備（計画立案等）を行った．
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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
最初のマイルストーンである，揚力飛翔体部の機能確認超音速飛行実験（ブースター加速なし）に向け，ブースターとのI/Fに留意しつつ，実験機の設計がほぼ完了し，一部のハードウェアの試作を実施できた．残りのハードウェアの製作と耐環境試験を実施する必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
揚力飛翔体部の機能確認超音速飛行実験（ブースター加速なし）の実施をH27年に設定し，これに向けてH26年度は，実験機製作を完了させ，かつ要素およびシステムの機能試験，耐環境試験を実施する予定である．また，ブースター加速を行う高速飛行実験システムに関しては，揚力飛翔体部とブースター部のI/Fの設計を進めるとともに，飛行実験方法の検討を深める（風洞実験による空力特性の取得，飛行軌道検討，など）予定である．
スペースプレーンの実現に必要な要素技術研究としては，1.空力設計技術と2.ジェットエンジン技術に注力したい．1では，検討した設計ロジックに沿って，想定システムの仕様検討とそれに基づく空力形状設計を進めたい．2では，飛行実験供試エンジンの要素を用いた基礎実験を行い，飛行実験に向けた機能確認を進めるとともに，各要素技術に対する知見を深めることを目指す．
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