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* 大気球を利用した展開型柔構造エアロシェルの実証試験 山田和彦、廣谷智成、安部隆士（ISAS/JAXA） 秋田大輔、佐藤英司、石田智樹、古川宗孝（東大院） 鈴木宏二郎（東大新領域） 堤裕樹、若月一彦（東海大学） 鳴海智博、桜井晃（九州大学） 松坂幸彦、山上隆正、斎藤芳隆、井筒直樹 福家英之、並木道義、瀬尾基治 鳥海道彦、飯嶋一征（ISAS/JAXA) 概　　要 2004年度に大気球を利用して行った柔構造機体の飛翔性能試験の結果報告と、その結果を踏まえて現在計画している大気球を利用した展開型柔構造エアロシェルを利用した回収システムの展開、飛行、回収実証試験の概要を紹介する。 P5-21 BACKGROUND シンプルかつ安全なカプセル型の大気突入、回収システムの開発 従来型システム 提案するシステム 減速用の別のパラシュートを展開し、減速して軟着陸 大気突入前に大面積のエアロシェルを展開し、空力加熱を 避ける 低弾道係数を利して、 そのまま緩降下＆軟着陸 　　　（＋海上浮揚） 高温環境にさらされない　　→安全 大気圏突入前に展開完了 →信頼性上昇 APPLLO の時代から採用されている MUSES-C, USERS などでも実用 アブレータや高温材料で1500℃以上にもなる高温環境に 耐える CONCEPT TENSION-SHELL-TYPE MENBRANE AEROSHELL 打ち上げ時はフェアリング内にコンパクトに収納される 展開機構を有する外枠 円錐形状の 薄膜エアロシェル 大気圏突入前に エアロシェルを展開 カプセル形状の本体 エアロシェルには張力しか働かないので非常に薄い膜面でも強度は十分 機器はすべてこの中に収納するので、重心が前方になり空力的に安定する エアロシェルに働く空気力を、最終的に圧縮力として支える 高度200kmに達する 　　　弾道軌道からの再突入 膜面のサイズが空力加熱、終端速度に与える影響 金属TPSの限界 安全な着水速度 機体重量　 50kg カプセル直径 20cm 抵抗係数 1.2 淀み点曲率半径 14cm 大型のエアロシェルをとりつけることにより、空力加熱の大幅な低減が可能である。 大型のエアロシェルにより付加パラシュートなしでも安全な着水速度までの減速が可能になる。 AEROSHELL EFFECT PROJECT SCHDULE 1 基本特性の把握 風洞試験による基礎特性の把握 数値シミュレーション技術の構築 システムとしての可能性の調査、検討 1st Phase 機体製作＆飛行実証 2nd Phase 実サイズの柔構造機体の製作、試験 展開機構の実証（地上→飛行中） 気球を利用した自由フライト試験 PROJECT SCHDULE 2 実環境飛行試験 3rd Phase 実際のミッションへ利用 Actual Mission 観測ロケットや軌道からの大気圏突入 極超音速飛行実証 高空力加熱環境下での飛行 回収カプセルへ 惑星探査衛星へ そして、次世代の宇宙輸送系へ 再使用型宇宙輸送システムへの適用例 PRELIMINARY STUDY 1 風洞実験 低速風洞試験 遷音速風洞試験 スケールモデルを用いた風洞実験により、低速～遷音速～超音速での柔構造エアロシェルの挙動や空力特性を調べる。 遷音速風洞試験用模型 低速風洞試験用模型 シュリーレン法による流れ場の可視化（マッハ数1.3～0.3） エアロシェル形状が迎角－抵抗係数特性に与える効果 遷音速風洞実験装置（ISAS) 低速風洞実験装置（Univ. of Tokyo) PRELIMINARY STUDY 2 数値シミュレーション 多粒子系膜モデルを用いたフレア型膜面の形状解析 多粒子系膜モデル、CFD（数値流体力学）などを用いて、柔構造体の高速流中での挙動や空力特性を解析する手法を確立 多粒子系膜モデルの概念図 多粒子系膜モデルとCFDを組み合わせた手法による膜面周りの流れ場解析の例（マッハ数3.0） これらの膜面を解析する手法を用いて、高速流中での柔構造エアロシェルの挙動や空力特性を予測することが可能になった。 縦方向に発生する皺 DEPLOYMENT TEST AT GROUND フライト試験に先立ってエアロシェルの地上展開試験を実施 収納状態 展開完了 カーペンターテープヒンジユニット 折りたたんだ状態 約２秒でエアロシェルの展開が完了し、ラッチ機構もすべて自動に動作することを実証した。 しかし、展開の過程が複雑であるため信頼性には問題があり、今後、改良してゆく必要がある。 FLIGHT PERFORMACE DEMONSTRAION 2004年8月、大気球を利用した柔構造機体の飛翔性能試験を実施