ゴム気球を利用した柔軟フレア型大気突入カプセルの飛行試験: RERA-MAW-1

• 資料種別: 規格・テクニカルリポート類
• タイトル: ゴム気球を利用した柔軟フレア型大気突入カプセルの飛行試験: RERA-MAW-1
• 著者・編者: 吉雄, 忠行; 飯田, 怜央; 加々美, 航成; 宮下, 竜; 畑, 壮太; 川端, 祥太郎; 森本, 智仁; 高澤, 秀人; 高橋, 裕介; 永田, 靖典; 山田, 和彦
• 著者標目: 吉雄, 忠行; 飯田, 怜央; 加々美, 航成; 宮下, 竜; 畑, 壮太; 川端, 祥太郎; 森本, 智仁; 高澤, 秀人; 高橋, 裕介; 永田, 靖典; 山田, 和彦
• 出版事項: 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)
• 出版年月日等: 2026-02-18
• 出版年（W3CDTF）: 2026-02-18
• 並列タイトル等: Free flight demonstration for sample return capsule with membrane aeroshell using rubber balloon: RERA-MAW-1
• タイトル（掲載誌）: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告: 大気球研究報告
• 巻号年月日等（掲載誌）: JAXA-RR-25-004
• 掲載巻: JAXA-RR-25-004
• 掲載ページ: 27-45
• ISSN（掲載誌）: EISSN : 2433-2216
• 本文の言語コード: jpn
• 件名標目: Dynamic stability; Membrane aeroshell; Balloon drop experiment
• 対象利用者: 一般
• 一般注記: 出版タイプ： VoR; 柔軟構造大気突入機は，軽量かつ大面積の柔軟なエアロシェルを用いることで効率的な空力減速を実現し，空力加熱を回避する新しいタイプの大気突入機である．折り畳み可能な構造によりコンパクトに収納でき，展開後はパラシュートを使用せずに地上まで降下可能という特長を持つ．この技術は，地球への再突入だけでなく，火星のような大気が希薄な惑星への突入機としての利用も期待されている．しかし，実用化に向けては，特に低速域における姿勢不安定性が課題となっている．不安定な姿勢運動が発生すると，機体の破損や減速性能の低下を招き，ミッション失敗のリスクが高まる．こうした不安定性のメカニズムや，膜面の変形が姿勢に与える影響については，十分に解明されていない．実証試験では，予期しない不安定な姿勢運動が確認されている．この課題に対して，風洞試験やCFD 解析，実フライト試験が行われているが，風洞試験では自由度を持った試験は難しく，数値解析でも自由振動を行う解析の精度に疑問が残る．また，実フライト試験は高コストであり，高頻度の試験実施は難しいという制約がある．そこで本研究では，柔軟エアロシェルを搭載した実験機を用い，ゴム気球による実飛行試験「RERA-MAW-1（Rubber balloon Experiment for Reentry capsule with Aeroshell – Membrane Aeroshell With double flares -1）」を実施し，低速域における姿勢不安定性の調査を行った．ゴム気球を使用することにより実フライト試験を比較的高頻度に実施できる．実験機は高度25 km から投下され，約25 分間の自由飛行データを取得した．縦方向に一回転するような顕著な不安定現象は確認されなかったが，最大で迎角15 度程度の振動が観測され，高度の低下に伴い減衰し，着水時には迎角5 度程度の振動となっていた．ロール方向の角速度は，切り離し直後から減衰する様子が確認された．さらに，エアロシェル内部に設置した2 台のカメラにより，膜面の変形挙動を取得した．飛行中には，前面側が動圧を受けて背面側に張り，背面エアロシェルが膨らむ様子が確認された．これらの結果は，柔軟エアロシェルを持つ大気突入機の低速飛行中における姿勢不安定性のメカニズム解明に向けて，重要な知見となり得る．; Reentry vehicles with a lightweight, large-area membrane aeroshell offer a novel approach to atmospheric entry by enabling efficient deceleration and mitigating aerodynamic heating. Its deployable structure allows compact stowage, and once deployed, it can descend to the ground without a parachute. This concept is applicable not only to Earth reentry but also to entry into low density atmospheres such as that of Mars. However, aerodynamic instability in attitude during low-speed flight remains a critical challenge for practical implementation. Such instability may lead to structural damage or degraded deceleration performance, increasing the risk of mission failure. The mechanisms underlying this instability, including the influence of membrane deformation, are not yet fully understood, and unexpected attitude motions have been observed in previous flight demonstrations. To confront this outstanding problem, wind tunnel tests, CFD analyses, and actual flight experiments have been conducted. However, wind tunnel tests have difficulty reproducing free oscillation conditions, and in numerical simulations, the accuracy of analyses involving free oscillations remains uncertain. Furthermore, actual flight experiments is costly, making it difficult to conduct them at high frequency. To investigate this issue, a flight experiment named RERA-MAW-1 (Rubber balloon Experiment for Reentry capsule with Aeroshell – Membrane Aeroshell With double flares -1) was conducted. By using a rubber balloon, free flight experiments can be carried out at relatively low cost and with higher frequency compared to conventional flight tests. The vehicle was released from an altitude of 25 km by small stratospheric balloon, and approximately 25 minutes of free-flight data were acquired. No full rotation in the pitch and yaw direction was observed, although oscillations were recorded. Oscillations in angle of attack up to 15 degrees were recorded, which gradually damped to about 5 degrees at splashdown as the altitude decreased. Roll angular velocity decayed immediately after release. Two onboard cameras captured membrane deformation during flight, revealing that the front aeroshell was pressed backward due to dynamic pressure, while the rear aeroshell expanded rearward. These results provide valuable insights into the mechanisms of attitude instability during low-speed flight of flexible aeroshell entry vehicles, contributing to future design improvements and stability assessments.; 形態: カラー図版あり; Physical characteristics: Original contains color illustrations; レポート番号: JAXA-RR-25-004
• DOI: 10.20637/0002002557; https://doi.org/10.20637/0002002557
• オンライン閲覧公開範囲: インターネット公開
• 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）; https://irdb.nii.ac.jp
• 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