カプセル型物体の動的不安定性についての実験的研究

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概要

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• 近年, 火星・小惑星などの天体からサンプルを持ち帰るサンプルリターン計画において採集されたサンプルを地球に持ち帰る際に必要な再突入カプセルは主として受動的な空力安定性に頼って安定な飛行を達成することが多いが, これまでに行われたカプセル型物体の安定性についての研究から, 静的には安定であっても, 特に遷音速域において動的には不安定になり運動が発散する傾向があることが指摘されている。 本研究は, 扁平な形状を有するカプセル型物体に見られる動的不安定性現象に着目し, 実機飛翔の定量的な運動の予測をするための手順を確立すること, およびこれまでの研究で明らかにされなかった動的不安定性の発生メカニズムを理解することを目的とし, 風洞内で1自由度の回転運動を許容した模型の運動の観察および表面圧力の測定により実験的事実を蓄積し, それを基に動的な空気力を簡潔に表現した結果を用いて実機飛翔の運動を予測し, 実機飛翔結果と比較するというアプローチにより, 動的不安定性はカプセル背面の圧力変動によるものであること, その結果カプセルに生じる運動は流れ場との連成により達成される安定状態と考えられること, その運動の最大振幅はカプセル形状が相似であればマッハ数のみの関数として一意的に決められること, ここで示した手順により実機飛翔の運動の最大振幅は予測可能であることを示したものである。

• 宇宙航空研究開発機構の論文

著者

• 平木 講儒

  宇宙研

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