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航空宇宙システム研究室

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航空宇宙システム研究室

小型宇宙機実験に向けた流体解析ツール、計測法、空力デバイスの開発

航空システム 小型宇宙機の飛行実験を目指した研究に取り組んでいます。宇宙機の開発には、実験や数値シミュレーションによる空気抵抗の予測が欠かせません。また、空気抵抗の予測と共に、流れの様子を詳細に調べることで、空気抵抗を抑える機体形状や、空気抵抗を減らすための方法を提案することができます。本研究では、航空宇宙工学に関する流体力学を中心に、理論解析と最適化手法による機体形状の設計、風洞実験のための空気力計測法の開発、流れの数値計算、データ 処理法の検討に取り組んでいます。

 実験をするには、高速流を発生させる風洞装置が必要です。そのために、理論解析や最適化手法を用いて、ノズルを設計し風洞実験に役立てています。風 洞実験では、圧力や温度により発光強度が変わる塗料(センサ)を用いた空気力計測法の開発に取り組んでいます。実験模型の圧力分布や温度分布を測定できると、実験模型のCADデータを画像処理(圧力分布の積分)することで、空気力を得ることができます。

 宇宙機周りの流れの様子は時間と共に変わります。その様子を詳しく調べるには数値シミュレーションが有効な手段の一つです。計算機の中に網目状の仮想空間を作り、網目の交点で流れの速度や圧力がどのように変化するか調べます。超音速で飛行するロケットの周囲では、衝撃波や渦などの複雑な流れが発生し ます。実験結果と数値計算結果を比較することで、飛行に適した機体形状を提案することができます。

 実験や数値計算で得られた結果を詳細に調べるためには、データ処理が不可欠です。流れ中に発生する複雑な渦運動を調べるための統計処理手法や画像処理法を開発しています。様々な解析手法は統合された一つのソフトウェアとして使用することで、得られた結果を容易にデータ処理できるようになります。

 それぞれの4つの柱を軸に研究に取り組み、最終的には新しい宇宙機のデザインに役立てたいと考えています。その応用として、小型宇宙機の打ち上げ実験を行うつもりです。現在、その準備として、流体力学、推進工学、飛行力学を連成した数値シミュレーションに取り組んでいます。個々の研究が将来的に一つの研究に結びつくように取り組んでいます。


藤松 信義 准教授

専門分野:航空宇宙工学、高速空気力学、流体力学、等