無重力実験機3号機BOV3-006空力特性取得試験

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研究申込者

橋本　樹明　（ISAS/JAXA）

研究要旨

現在，文部科学省，日本学術振興会の助成を受けた科研費学術創成研究「高高度気球を用いた微小重力実験装置の開発」（Subject No. 16GS0220）において「無重力実験機（BOV）」の研究開発を行っている．本実験では気球により機体を高高度まで牽引し無重力落下させ，機体内部の真空チャンバ内に保持された無重力実験部が自由落下するよう機体を制御することで，機体内部の実験部に高品質の無重力環境を30秒以上実現するというものである． 3号機では，BOV機上において実現される最大マッハ数2の超音速飛行環境を利用して，現在研究開発本部で開発中のサブスケール予冷ターボジェットエンジンの飛行実証を計画している．高高度では大気の影響が小さく，ガスジェットのみで機体の運動を制御することが可能であるが，動圧が高くなる低高度では機体に空力安定性と制御性が要求される．また，予冷ターボジェットエンジンの試験時間を延ばすべく低高度，すなわち動圧の高いところで機体の引き起こしを行う計画である．これらを実現するために，3号機では主翼の追加による機体の揚抗比の改善を行い，空力安定性と操舵性を改善させるための尾翼面積の増加など，空力設計の変更を行っている． 今年度の試験では，このように改善された機体について縦横の安定性改善を検証し，かつ軌道計画に資する空力データベースを作成することを目的とする．実験機は空気吸込み式エンジンを機体外筒部に装着するため，縦・横・ロール特性は迎角非対称で非線形な特性を有する．またエンジン部位から発生する衝撃波と機体の干渉により生じる独特の干渉効果の解明は重要な課題となっている．試験では天秤による６分力取得とベース圧計測，およびシュリーレン動画記録，スチルカメラによる記録を行った．試験マッハ数は0.6から1.3（遷音速風洞による），及び1.5から2.0（超音速風洞による）について行い，縦横特性を取得するためにαスイープを，横特性を取得するためにα-γスイープを行なった．これに加え，操舵翼特性を取得するために，尾翼エレベータ角が0，±2°，±4°となる水平尾翼を交換して試験を行い，ロール，ピッチ，ヨーに関する舵角感度データも取得した．

Key words

無重力実験機，空力データベース，飛行実証，翼胴形態

2008年度の研究成果

  1. Fujita, K., Tsuboi, N., Sawai, S., Kobayashi, H., Miyaji, K., and Uchiyama, T., “Aerodynamic Design of Balloon-Based Operation Vehicle for Precooled Turbojet Engine Demonstration,” AIAA Paper 2008-2658, 15th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, Dayton, OH, USA, April 2008.
  2. Kadooka, S., Sawai, S., Bando, N., Sakai, S., Fujita, K., and Hashimoto, T., “Discussion about Supersonic Aviation and Pullout Control in Free-Fall Flying Object from High Altitude Balloon,” ISTS 2008-d-51, 26th International Symposium on Space Technology and Science, Hamamatsu, Sizuoka, June 2008.
  3. Sawai, S., Fujita, K., Kobayashi, H., Sakai, S., Bando, N., Kadooka, S., Tsuboi, N., Miyaji, K., Uchiyama, T., and Hashimoto, T, “Development of Supersonic Vehicle for Demonstration of a Precooled Turbojet Engine,” ISTS 2008-g-26, 26th International Symposium on Space Technology and Science, Hamamatsu, Sizuoka, June 2008.
  4. 藤田和央，宮路幸二，沢井秀次郎，小林弘明，坪井伸幸, 「高々度気球を用いた予冷ターボジェットエンジン飛行実験機の空力性能」，第40回流体力学講演会／航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム 2008，東北大学片平キャンパスさくらホール，2008年6月．
  5. 藤田和央，丸祐介，宮路幸二，鈴木俊之，沢井秀次郎，「S エンジン飛行実証機 BOV-3 の空力性能と軌道計画について」，平成20年度宇宙航行の力学シンポジウム，宇宙科学研究本部，神奈川県相模原市，2008年12月．

Keyword

無重力実験機，空力データベース，飛行実証，翼胴形態

利用期間

平成 20 年 4 月 15 日　　 〜　 平成 19 年 4 月 25 日

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