並列タイトル等Preliminary study of thermal protection system of single-stage-to-obit plane
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory
一般注記スペースブレーンは低軌道に達するまでに空気中に約15分以上飛行する。この間、特にスクラムジェットを使用する極超音速飛行時に、スペースプレーンは強い空力加熱を受ける。そこで今回、簡単なモデルを使って加速上昇中の単段スペースプレーン(SSTO)熱防護システムの特性について検討した。タイルによる熱防護材と水素による強制冷却を検討対象とした。飛行経路に沿ったシミュレーションを行い、タイル内温度分布あるいは水素冷却パネルの冷却要求について検討を行った。その結果、以下のことが明らかになった。タイルを用いた熱防護システムの場合、タイル裏面の最高温度は軌道到達後に現れた。従ってタイル設計には、軌道到達後のタイルの状態も考慮する必要がある。今回の検討ではタイル裏面の温度が内部断熱材許容上限温度480Kを越えない場合のタイルの最小厚さは、機体上面で50mm、下面で60mmであった。タイル表面温度を使用限界温度1,500K以下にするためには、飛行動圧を100kPa以下にする必要があった。タイル裏面最高温度は、飛行動圧の低下による飛行時間の増加と共に上昇した。機体の能動冷却に必要な水素質量は燃料水素質量の約20%であった。水素冷却パネル表面にタイルを張り合わせることで、機体の冷却に要する水素質量を減らすことができた。
This paper discusses the Thermal Protection System (TPS) of an airframe of the Single Stage To Orbit (SSTO) with a scramjet engine. There is aerodynamic heating to the airframe during flight through the air, especially during hypersonic flight, and this paper examines ceramic tile insulation and hydrogen active cooling. The transient nature of each system was simulated along the ascent trajectory of the SSTO to the low earth orbit of 100 km. When ceramic tiling was used, a tile thickness of around 60 mm was required to protect the inside of the airframe. The highest temperature on the inside surface of the tile occurred after arrival to the orbit. The temperature on the inside surface increased with the decrease of the flight dynamic pressure. In the active cooling system, around 20 percent of fuel were used for airframe-cooling. Attaching thin ceramic tiling on the surface of the cooling panel reduced the cooling requirement.
資料番号: AA0028665000
レポート番号: NAL TR-1420
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