二物体間空力干渉

研究申込者

中村　佳朗（名古屋大学）

研究要旨

　有人による惑星探査ミッションを行うためには，安全に惑星の地表に着陸出来る宇宙船の開発が必要不可欠である．宇宙船を安全に着陸させるため，安全で信頼性の高い減速システムが重要となる．火星のような大気のある惑星では，大気を利用した減速方法が有効であり，その一つにパラシュートがある．火星突入の際は，超音速飛行中にパラシュートを展開させるという要求があり，超音速流れ場でのパラシュートの展開，カプセルの減速システムの開発が重要な課題である．
　本研究では，M∞=2.0の気流中でカプセルの後流とキャノピー前方の衝撃波による空力干渉流れ場を，流れ場の可視化及び，センサーとPSPによる圧力分布計測を行い，解析した．
　カプセルとキャノピーの距離がh/D=0.58（D:キャノピーの直径）の場合において，模型周りに発生する衝撃波が大きく振動する結果が得られた．
　第１図にシャッター速度0.1[msec]とした高速度カメラ撮影によるシャドウグラフ可視化結果を示す．衝撃波の振動周期は1.1[msec]であった．カプセルの上流側で発生するBow Shockがカプセルから最も離れる時刻を0.0[msec]とした．カプセルの上流側で発生するBow Shockがカプセルに近づくにつれて，カプセル底面の縁から発生するShear Layerが発達する．ほぼ同時刻において，キャノピーの上流側でBow Shockが発生し，発達したShear Layerと強い干渉を起こす．しかし，その直後にカプセルの後流が乱され，Shear Layerが消滅する．その影響で，２つのBow Shockが干渉しながら上流に移動する．また，後流の乱れはBow Shockと共に上流に移動し，カプセルの底面にまで達する．この結果，カプセル側面の圧力が増加し，キャノピー内面の圧力が減少するため，カプセルとキャノピーの抵抗値はそれぞれ単体での抵抗値よりも減少した．

Key words

Supersonic flow, Parachute, Aerodynamic interaction, Wake interaction

2010年度の研究成果

• 香山寛人，石橋孝介，田中潤治，Victor Costa，薛暁鵬，中村佳朗，超音速流中で拘束されたパラシュート、 カプセル間の後流・衝撃波干渉に関する研究，平成22年度宇宙航行の力学シンポジウム，ISAS，2010

利用期間

2010年 5月24日〜2010年 6月 4日