JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
49188000.pdf5.78 MB
Other TitlePIV measurement of opposing jet flow on vertical landing rocket
Author(jpn)加藤 裕之; 渡辺 重哉; 橋本 拓郎; 野中 聡; 小川 博之; 稲谷 芳文
Author(eng)Kato, Hiroyuki; Watanabe, Shigeya; Hashimoto, Takuro; Nonaka, Satoshi; Ogawa, Hiroyuki; Inatani, Yoshifumi
Author Affiliation(jpn)宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 風洞技術開発センター; 宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 事業推進部; IHIエアロスペース・エンジニアリング; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部; 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究本部
Author Affiliation(eng)Japan Aerospace Exploration Agency Wind Tunnel Technology Center, Institute of Aerospace Technology; Japan Aerospace Exploration Agency Program Management and Integration Dept., Institute of Aerospace Technology; IHI Aerospace Engineering Co. Ltd.; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science; Japan Aerospace Exploration Agency Institute of Space and Astronautical Science
Issue Date2005-03-31
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Publication date2005-03-31
AbstractFor a vertical-landing rocket, one of the most important issues is the reliability of vertical soft landing using the opposing jet of the rocket engine. The interaction between engine plumes and the free stream becomes important in the design of an attitude control system in the powered deceleration phase of landing. Since this interacting region has highly nonlinear characteristics, extremely unsteady motion is observed. Measurements for this study were performed in the JAXA 2 x 2 m low-speed wind tunnel using PIV (Particle Image Velocimetry), which improves our imagery and understanding of the complicated flow behavior. From the PIV measurements we obtained two component velocity fields of the opposing jet flow in a vertical model rocket landing, and derived the shape of the opposing jet, stagnation point, and intensity of turbulence. It was also found that the aspect of flow separation in the wake region was changed by the opposing jet.
垂直離着陸型ロケットが降下時にエンジンを再着火して減速・軟着陸する場合、一様流とエンジンの逆噴射流との千渉が、空力特性に大きな影響を与える。これまでに行われた風洞試験による力計測では、計測された機体抗力係数C(sub d)は、逆噴射時、推力の増加に伴い抗力は増加するものの、ある推力範囲においては、ジェット噴射なし(推力0%)よりも、抵抗値が小さくなる場合があり、条件によっては、逆噴射によって降下速度が増す可能性があることが指摘されている。これらの現象については、逆噴射ジェットと一様流との干渉によって生じる流れ場が、推力の違いによって大きく変化することが予想されるが、その詳細については、未だ明らかとはなっていない。逆噴射ジェットの空間速度場計測に対して、PIV(Particle Image Velocimetry)を用いることで、従来のプローブを用いた点計測とは異なり、瞬時の空間速度場情報を得ることが可能なため、非定常性が強い速度場における高い有効性が期待される。そこで本研究では、この干渉流の空力特性に影響を与えるメカニズムを解明する目的で、PIVシステムによる空間速度分布の計測を試みた。その結果、逆噴射ジェットの形状やよどみ点位置に関する情報を得るとともに、平均および瞬時速度分布並びに乱流強度に関するデータを取得した。これらの計測結果より、逆噴射ジェットと一様流との干渉による強い非定常性が観測され、さらに、ジェットの有無により、ノズル出口上流部の流れの変化だけでなく、模型後流部での剥離の状態が大きく変化することが明らかとなった。以上の結果より、PIV計測により、逆噴射時の場合、噴射なしの場合より抵抗が小さくなるという現象が生じる原因に関して、流れ場との対応関係が解明された。
DescriptionJAXA Research and Development Report
Keywordsflow measurement; flow visualization; particle image velocimetry; opposing jet; powered deceleration; vertical landing; unsteady flow; low speed wind tunnel; seeding equipment; target plate; velocity measurement; 流れ計測; 流れの可視化; 粒子画像流速測定法; 逆噴射ジェット; 動力下降; 垂直着陸; 非定常流; 低速風洞; シーディング装置; ターゲットプレート; 速度計測
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
Report NoJAXA-RR-04-041

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