Invention of Design of Jet Engine for Ultra High Speed Flight toward Establishment of Traffic Area Allowing Round-Trip to Everywhere in the World within One-Day

发明超高速飞行喷气发动机设计，建立一日往返世界各地的交通区域

• 批准号: 17J01908
• 负责人: 磯野 達志
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01908/
• 关键词: 再使用型宇宙輸送システム; 空気吸い込み式エンジン; スクラムジェット外部ノズル; 性能予測モデル化; 概念検討; 圧力波マッピング; 圧力波コントロール

いわゆる先進的航空宇宙輸送システムの実現のためには，大気中の酸素を利用した極超音速ジェット推進技術の確立が必要である．我々はロケットエンジンを活用した空気吸い込み式推進を提案している．これは，超音速燃焼により高速域において高推力性能を発揮するスクラムジェットエンジン内部に小型のロケットエンジンを埋め込んだシステムであり，ロケットエンジンの燃焼圧を制御することで作動モードを変化させ最適な加速を達成する．本研究は上記推進システムの最下流要素であるScramjet External Nozzle（SEN）を対象としている．今年度は，これまでの研究を通して構築されたSENの推力性能評価モデルの高度化を実施の後，本モデルを用いたSEN要素の概念検討を行った．本モデルはSEN流と外気流の力学的相互干渉を適切に評価可能なモデルであり，計算コストを抑えながらも対象流れ場を二次元的に十分な精度で解析することができる．モデル高度化においては，計算に考慮する圧力波の本数を増やし，またSEN入口条件において流れの不均一性を加味できるように改良を行った．当該モデルを用いたシステム概念検討によると，離陸フェーズ極近傍の低速低高度飛行条件を除き，SENは不足膨張条件で動作する．よってその流れには膨張波が形成され，それらのSEN推力発生面への入射は，SEN推力性能を大きく低下させるということが分かった．推力発生面への上述の膨張波の入射を抑制するために，SEN入口高さを可変とすることで膨張波の入射位置をコントロールする手法を提案し，本手法の推力値に示す有効性を確認することができた．以上に示したような，二次元的観点からSENの推力特性について論じた結果はいまだ報告されておらず，本結果は我々の目指す輸送システムの実現可能性を大きく向上させる結果であると言える．

It is necessary to establish the advanced aerospace transportation technology and the use of hypersonic propulsion technology in large-scale transportation. I am using the しはロケットエンジンを to use the したempty suction い込み-style promotion proposal している．これは, supersonic combustion, high-speed domain, high thrust performance, high thrust performanceするスクラムジェットエンジン internal small のロケットエンジンをburied in the water Control the movement of the action and change it into the optimum speed to achieve the optimum speed. This research is based on the promotion of the most obscene element of the Scramjet External Nozzle (SEN) image. This year, the thrust performance evaluation of SEN's thrust performance evaluation conducted by the company's research team After the high-level ルのを実事の, this モデルを uses the concept of いたSEN elements to explore the を行った. The mutual interaction between the mechanics of this manual flow and the external flow is possible, and the calculation is based on the appropriate evaluation Calculation of the コストを氪えながらも対 resemble flow field を two-dimensional analysis with 10% accuracy and することができる.においてはにおいては, calculate the height of the モデル, consider the する姧力波の本numを嗗やし, またS EN inlet conditions において flow れのheterogeneity をflavored できるようにimproving を行った. When the aircraft uses the concept of flight control, the low-speed and low-altitude flight conditions in the extremely close proximity to the land are eliminated, and the SEN does not operate under the expansion conditions.よってその流れにはExpansion waveがformationされ,それらのSEN thrust 発生面へThe thrust performance of SEN is large and low due to the incident angle. The thrust surface is the above-mentioned expansion wave and the incident suppression is suppressed, and the SEN entrance is high and the expansion wave can be suppressed. Proposal of the incident position をコントロールする technique を proposal し, thrust force of this technique の に に す validity を confirmation す る こ と が で き た. The above is a demonstration of the two-dimensional point of view of the thrust characteristics of SEN and the result of the discussion is reported.おらず, this result は我々の Eye refers to the システムの実 appearance possibility を大きくUP させる the result であると语える.

项目成果

Toward a Thrust Performance Improvement of a Scramjet External Nozzle by Entrance Height Adjustment

通过入口高度调节提高超燃冲压发动机外喷嘴的推力性能

• 发表时间: 2017
• 作者: Tatsushi Isono;Takahiro Fujikawa;Takeshi Tsuchiya;Sadatake Tomioka
• 通讯作者: Sadatake Tomioka

Arrangement of Rocket Engine Location in a Combined Cycle Engine

联合循环发动机中火箭发动机位置的布置

• 发表时间: 2018
• 期刊: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan
• 作者: Tatsushi Isono;Takahiro Fujikawa;Takeshi Tsuchiya;Kan Kobayashi;Masatoshi Kodera;Kouichiro Tani;Sadatake Tomioka
• 通讯作者: Sadatake Tomioka

On Rocket-Airbreather Combination of Propulsion System for a TSTO Launch Vehicle

TSTO运载火箭火箭-呼吸器组合推进系统研究

• 发表时间: 2017
• 作者: Sadatake Tomioka;Tatsushi Isono;Kan Kobayashi;Masatoshi Kodera;Kouichiro Tani
• 通讯作者: Kouichiro Tani

Simplification Method for Thrust Estimation of External Nozzle in Under-Expansion Condition

欠膨胀工况外喷嘴推力估算的简化方法

• DOI: 10.2322/jjsass.66.15
• 发表时间: 2018
• 期刊: JOURNAL OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES
• 作者: Tatsushi Isono;Takahiro Fujikawa;Takeshi Tsuchiya;Kan Kobayashi;Masatoshi Kodera;Kouichiro Tani;Sadatake Tomioka;御子柴 稜，松尾 亜紀子，富岡 定毅，藤川 貴弘，土屋 武司，磯野 達志
• 通讯作者: 御子柴 稜，松尾 亜紀子，富岡 定毅，藤川 貴弘，土屋 武司，磯野 達志

System Analysis of a Scramjet External Nozzle for Space Transportation Use

太空运输用超燃冲压发动机外喷管的系统分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Tatsushi Isono;Takahiro Fujikawa;Takeshi Tsuchiya;Ryo Mikoshiba;Akiko Matsuo;Sadatake Tomioka
• 通讯作者: Sadatake Tomioka