将来の惑星探査へ向けた大気突入飛行環境予測技術向上のための熱空気力学的研究

热空气动力学研究改进未来行星探测大气进入飞行环境预测技术

• 批准号: 18760612
• 负责人: 松田 淳
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya University (2007)Japan Aerospace Exploration Agency (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760612/
• 关键词: 航空宇宙工学; 衝撃波; 高エンタルピー流; 輻射; 熱化学非平衡流; 電離解離流れ; プラズマ流; 圧縮性流体力学

惑星大気突入探査で重要となる大気突入飛行時の飛行環境予測技術の向上のために以下の研究を行った。1.強い衝撃波背後の熱化学的非平衡現象の理解へ向けた分光学的研究従来から問題となっていた回転並進温度間の非平衡性の理解へCARS分光による計測の検討を行った。特に、本手法と発光分光法により得られた結果との比較から本手法により回転温度等を算出する従来の方法の問題点と誤差の原因を明らかにした。2.強い衝撃波に伴う電離機構に関する研究強い衝撃波背後での電離の理解とモデル構築のため、衝撃波前後で電離度の計測を行った。本研究では現象理解の簡単化のため単原子分子のアルゴンを用いた。実験では衝撃波前方でも多量の電子が存在することが示され、数値シミュレーションとの比較からこれらの電子が衝撃波背後の電子生成速度に影響を及ぼすことも示された。3.大気突入飛行環境模擬装置としての膨張波管装置検討再突入時の空力加熱防御法の新概念として電磁場を用いた熱防御手法が注目を集めている。本手法についての実験は従来はアーク風洞を用いて行われていたが、実際の再突入条件との乖離が問題視されていた。そこで、より実飛行条件に近い状態を模擬するための地上実験装置としての膨張波管の特性検討を行った。従来衝撃波管として用いられた装置を膨張波管として駆動するための検討並びに、実際に装置を駆動し、圧力、衝撃波速度等の計測から試験時間、性能等の評価を行い、大気突入飛行の地上模擬実験装置としての膨張波管の有用性を示した。

以下研究旨在改进进入大气层飞行时的飞行环境预测技术，这对行星进入大气层探测具有重要意义。 1. 光谱研究，了解强冲击波背后的热化学非平衡现象 我们研究了使用 CARS 光谱进行测量，以了解旋转和平移温度之间的非平衡，这一直是一个问题。特别是，通过将该方法获得的结果与发射光谱获得的结果进行比较，我们澄清了使用该方法计算旋转温度等的传统方法中存在的问题和误差原因。 2. 强冲击波电离机制研究 为了了解强冲击波背后的电离现象并建立模型，我们测量了冲击波前后的电离程度。在这项研究中，我们使用单原子分子氩来简化对该现象的理解。实验表明，即使在激波前面也存在大量电子，并且与数值模拟的比较表明，这些电子影响了激波后面的电子产生速率。 3. 膨胀波管装置作为大气再入飞行环境模拟器的研究利用电磁场的热保护方法作为再入过程中气动加热保护方法的新概念而受到关注。此前，使用这种方法的实验是在弧形风洞中进行的，但与实际再入条件的偏差被认为是一个问题。因此，我们研究了膨胀波管作为地面实验装置的特性，以模拟更接近实际飞行条件的条件。我们研究了如何将传统上用作冲击波管的装置驱动为膨胀波管，并实际驱动该装置并测量压力、冲击波速度等，评估测试时间、性能等。 膨胀波管的有用性演示了波管作为模拟实验装置。

项目成果

Preliminary Study of Thermochemical Nonequilibrium in a Hydrogen-Argon Mixture behind a Strong Shock Wave

强冲击波作用下氢-氩混合物热化学非平衡的初步研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: AIAA Paper 2007-4552
• 作者: T. Tanifuji;A Matsuda;K. Wasai;H. Otsu;H. Yamasaki;D. Konigorski;and T. Abe
• 通讯作者: and T. Abe

Particle Simulation of Electromagnetic Control of a Weakly Ionized Flow past a Blunt Body

通过钝体的弱电离流的电磁控制的粒子模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of spacecraft and Rocket 45
• 作者: Hiroshi Katsurayama;Masaaki Kawamura;Atsushi Matsuda;Takashi Abe
• 通讯作者: Takashi Abe

高エンタルピー気流実験用膨張波管の特性検討

高焓气流实验用膨胀波管特性研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 松田 淳;和才克己;河村政昭;安部隆士
• 通讯作者: 安部隆士

Ro-Vibrational Temperatures Derived from N2 (2+) Emission Spectra and CARS Method behind Strong Shock Waves

强冲击波背后的 N2 (2) 发射光谱和 CARS 方法推导的 Ro 振动温度

• 发表时间: 2007
• 期刊: AIAA Paper 2007-4547
• 作者: Atsushi Matsuda;Masanori Ota;Suhe Batter;Keishi Arimura;Kazuo Maeno;Takashi Abe
• 通讯作者: Takashi Abe

アルゴン中で発生する衝撃波前方領域での電離状態計測

氩气中产生的冲击波前沿区电离态的测量

• 发表时间: 2007
• 作者: 松田 淳;和才克己;河村政昭;安部隆士
• 通讯作者: 安部隆士