宇宙往還機(HOPE等)開発に係る基盤技術の研究:計算空力，耐熱材料，熱制御システム

Abstract

Developments of hypersonic real gas flow simulation codes and heat resisting materials such as Carbon/Carbon (C/C) composites and ceramic tiles, and feasibility study of two-phase flow loop thermal control system have been among the basic research for HOPE's (H-2 Orbiting Plane) experimental planes (OREX (Orbital Reentry Experiment vehicle), HYFLEX (Hypersonic Flight Experiment vehicle), HOPE-X) and future high powered spacecrafts. The following research topics were discussed: (1) chemically equilibrium Navier-Stokes code was applied to flows around a sphere and a simple winged-body configuration to compare with experimental DLR HEG (High Enthalpy shock tunnel in Goettingen) data and proved its potential as a useful design tool; (2) Kawasaki Heavy Industries, Ltd has been developing high performance C/C composites and ceramic tiles for use with OREX and HYFLEX. Their excellent properties and the planned use of heat resisting materials on HOPE-X are described; and (3) two-phase flow loop experiment using a sounding rocket was successfully performed. Details of the flow behavior, heat transfer and the pressure loss of a swirl flow cold plate under microgravity.

実在気体極超音速流のシミュレーションコードおよびC/C複合材料やセラミックタイルの様な耐熱材料の開発、2相流体ループ方式熱制御システムの実現可能性の研究はHOPEの実験機(OREX(大気圏再突入実験機)、HYFLEX(超音速飛行実験機)、HOPE-X(往還技術試験機))や将来の高出力航空機についての基本的な研究に含まれる。以下の研究課題について論じた。(1)化学的に平衡なNavier-StokesコードをDLRのHEG(Goettingen高エンタルピー衝撃波風洞)の実験データと比較するために、球および簡略に模擬した翼胴模型周りの流れに適用し、有用な計算ツールとしての可能性を証明した。(2)川崎重工はOREXやHYFLEX向けに高性能C/C複合材料やセラミックタイルを開発してきた。これらの優れた特性とHOPE-Xについての耐熱材料について述べた。(3)観測ロケットを用いた2相流体ループ実験を成功裏に行った。微小重力下におけるスワール型コールドプレートの流動挙動、熱伝導および圧力損失を論じた。