非設計点性能改善と構造重量軽減を目的とした新形状軸対称型空気取入口の開発研究

研发新形状轴对称进气口，旨在提高非设计点性能并减轻结构重量

• 批准号: 05J11054
• 负责人: 丸 祐介
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11054/
• 关键词: 極超高速エアインテーク; キャビティ流れ; エアロスパイク; 極超音速空気吸込式エンジン; 宇宙推進システム; 空気吸込式エンジン; 超音速空気取入口; キャビティ流

本研究では,宇宙輸送機への適用を想定した超音速空気吸込式エンジンにおける,新機軸軸対称型インテークを新たに提案し,宇宙輸送機用インテークが抱える2つの重要な課題,すなわち,「非設計点性能の改善」と「構造重量の軽減」を図ることを目的としている.本年度は,昨年度に行った研究により得られた,軸対称キャビティ流れの基礎特性をふまえ,提案する新機軸エアインテークを設計した.設計したインテークの空力性能特性を,風洞実験と数値計算による解析によって評価した.本インテークは,スパイク全長を変化させることで非設計点性能の改善を図るものであるが,まず,スパイク長さを変化させない場合,本インテークは基準とする従来型のものと同等の性能を達成できた.スパイクを短縮することで,エネルギー損失を抑えつつ捕獲流量を増大することを図ったが,本研究で想定した混合圧縮型インテークでは,内部圧縮部による制限が顕著であり,性能改善に至らなかった.しかし,逆にスパイク全長を伸長した揚合には,エネルギー損失を抑えつつ,捕獲流量を制御することに成功し,本インテークが,従来型のものに対して優位であることを実証した.この優位性は,エンジンサイクル全体においても有効であることを,エンジンサイクル計算を行って確認した.本インテークが基をおく,「軸対称キャビティを利用した空力形状可変」の概念を,エアロスパイクに適用し,その特性を評価することも行った.軸対称キャビティつきエアロスパイクは,単純なスパイクと円錐の中間の特性をもつため,ミッションによっては有効であることを風洞実験による基礎研究で明らかにした.本年度に得られた研究成果は,国内学会にて発表した.また,昨年度から本年度にかけて得られた成果を五編の論文として国内外の学術雑誌に投稿し,うち国外雑誌に投稿した二編,国内雑誌の投稿した二編が既に採択され,国内雑誌に投稿した一編が査読中である.

This study で は, cosmic conveyor へ の applicable を scenarios し た supersonic air suction 込 気 type エ ン ジ ン に お け る, new type shaft axis said seaborne イ ン テ ー ク を new た し に proposal, the conveyor with イ ン テ ー ク が embrace え る 2 つ の な important topic, す な わ ち, "design point の performance improvement" と "structure weight の 軽 reduction" を 図 る こ と を purpose と し て い る . Line は this year, yesterday's annual に っ た research に よ り must ら れ た, shaft said seaborne キ ャ ビ テ ィ flow れ の based feature を ふ ま え, proposal す る new axis エ ア イ ン テ ー ク を design し た. Design た た テ テ テ テ <s:1> <s:1> aerodynamic performance characteristics を, wind tunnel experiment と numerical calculation による analysis によって evaluation 価 た た. This イ ン テ ー ク は, ス パ イ ク span を variations change さ せ る こ と で off design point improvement の を 図 る も の で あ る が, ま ず, ス パ イ ク long さ を variations change さ せ な い occasions, this イ ン テ ー ク は benchmark と す る 従 type to の も の と equal の performance を reach で き た. ス パ イ ク を shortening す る こ と で, エ ネ ル ギ ー loss を え suppression つ つ capture flow を raised large amount of す る こ と を 図 っ た が, this study で scenarios し た mixed type 圧 shrinkage イ ン テ ー ク で は, internal 圧 shrinkage of に よ limitations る が 顕 the で あ り, performance improvement に to ら な か っ た. し か し, inverse に ス パ イ ク span を elongation し た Yang close に は, エ ネ ル ギ ー loss を え suppression つ つ, capturing traffic を suppression す る こ と に し successfully, this イ ン テ ー Type ク が 従 to の も の に し seaborne て primacy で あ る こ と を card be し た. こ の primacy は, エ ン ジ ン サ イ ク ル all に お い て も have sharper で あ る こ と を, エ ン ジ ン サ イ ク ル count を っ て confirm し た. This イ ン テ ー ク が base を お く, "axis said seaborne キ ャ ビ テ ィ を using し た aerodynamic shape -" を の concept, エ ア ロ ス パ イ ク に applicable し, そ の features を review 価 す る こ と も line っ た. Axis said seaborne キ ャ ビ テ ィ つ き エ ア ロ ス パ イ ク は, 単 pure な ス パ イ ク と has drifted back towards &yen; の cone の characteristics among を も つ た め, ミ ッ シ ョ ン に よ っ て は have sharper で あ る こ と を wind tunnel be 験 に よ る basic research で Ming ら か に し た. は に this year have ら れ た research results, domestic society に て 発 table し た. ま た, yesterday's annual か ら this year に か け て have ら れ result を five weaving の た と し て の academic 雑 volunteers contribute に し, う ち 雑 abroad will contribute に し た 2, domestic 雑 volunteers contribute の し た 2 Ed が に mining both 択 さ れ, domestic 雑 volunteers contribute に し た a plait が check in 読 で あ る.

项目成果

軸対称キャビティを有するノーズコーンの空力特性

轴对称空腔鼻锥的空气动力学特性

• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集 (掲載受理)
• 作者: 丸祐介;小林弘明;本郷素行;佐藤哲也
• 通讯作者: 佐藤哲也

Flow oscillation characteristics in conical cavity with multiple disks

• DOI: 10.2514/1.28545
• 发表时间: 2007-09
• 期刊: Journal of Spacecraft and Rockets
• 影响因子: 1.6
• 作者: Y. Maru;Hiroaki Kobayashi;S. Takeuchi;Tetsuya Sato

多列円板を有する伸展式エアロスパイクの空力特性

多排盘可伸缩气动钉的气动特性

• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集 (掲載受理)
• 作者: 小林弘明;丸祐介;佐藤哲也
• 通讯作者: 佐藤哲也

Experimental Study on Aerodynamic Characteristics of Telescopic Aerospikes with Multiple Disks

• DOI: 10.2514/1.25250
• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Spacecraft and Rockets
• 影响因子: 1.6
• 作者: Hiroaki Kobayashi;Y. Maru;Katsuyoshi Fukiba