並列タイトル等Numerical simulation of hypersonic flow for the design of the H-2 orbiting plane (HOPE), Part 3
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory
一般注記航空宇宙技術研究所(NAL)と宇宙開発事業団(NASDA)との共同研究「H-2ロケット打ち上げ型有翼宇宙往還機(HOPE)の研究」の一還として、平成2年度および3年度に行った極超音速領域の空力数値解析に関する成果を報告する。形状は3種類のHOPE01形状が提案されたが、本稿では主に、HOPE01B形状の結果について報告する。今回は、従来からの航技研極超音速風洞および衝撃風洞に対する対応検証計算の他に、米国のカルスパン衝撃風洞試験の結果について、詳細な空力加熱分布の検証を行い、本数値解析コードの信頼性の検討を行った。一方、地上の試験設備では実現の困難な、実在気体効果を調べるため、化学反応非平衡流コードを開発し、マッハ数25.6、高度70kmにおけるHOPE01Bまわりの計算を行い、電離、解離の空力、空力加熱特性に与える影響を詳細に調べた。本研究の目的は、(1)HOPEの実在気体効果を含む空力特性を定量的に把握し、(2)数値解析をHOPEの耐熱構造設計および空力形状設計のための主要な手段として役立てることにある。
Three-dimensional upwind flux-split Navier-Stokes codes are applied to examine hypersonic flow around HOPE-01 (H-2 Orbiting Plane) configurations. Numerical results are compared with experimental data from the National Aerospace Lab (NAL) hypersonic wind and shock tunnel. In order to enlarge the applicability of Computational Fluid Dynamics (CFD) for more practical design purposes, the effects of rudder and elevon deflections were numerically investigated. In addition, to study the aerodynamic and aerothermodynamic environments at the high Mach numbers expected in the HOPE flight trajectory, computations were conducted using a Mach number of 12.0 and 15.0. Aerothermodynamic heating distributions were compared in detail with Calspan's shock tunnel data and fairly good quantitative agreements were obtained. Real gas effects were also analyzed using a chemical non-equilibrium Navier-Stokes code which was developed by combining finite-rate chemical reactions to the current use perfect gas flux-split code. A fully implicit Alternative Directional Implicit (ADI) scheme is employed to avoid the stiffness problem occurring in the time integration process. Typical real gas effects on aerodynamic characteristics are revealed. This work was conducted as joint research of NAL and the National Space Development Agency (NASDA).
資料番号: AA0004185000
レポート番号: NAL TR-1168
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連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ