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J-GLOBAL ID：201802226893396089   整理番号：18A0416449

エタノール燃料・ロケットベース・複合サイクルエンジンを備えた2段軌道・再利用型ロケットの総合的設計最適化

Multidisciplinary Design Optimization of a Two-Stage-to-Orbit Reusable Launch Vehicle with Ethanol-Fueled Rocket-Based Combined Cycle Engines

著者 (3件)： FUJIKAWA Takahiro (Department of Aeronautics and Astronautics, The University of Tokyo) ,  TSUCHIYA Takeshi (Department of Aeronautics and Astronautics, The University of Tokyo) ,  TOMIOKA Sadatake (Kakuda Space Center, Japan Aerospace Exploration Agency)
資料名： Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences (Web)  (Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences (Web))
巻： 60  号： 5  ページ： 265-275(J-STAGE)  発行年： 2017年 
JST資料番号： U0630A  ISSN： 2189-4205  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： エタノール燃料のロケットベース・複合サイクル(RBCC)エンジンを備えた,完全に再利用可能な2段軌道打上ロケットが,将来の宇宙輸送システムの有望な選択肢として日本で研究されている。本文では,そのようなロケットの概念設計の研究を,関連する技術開発活動の技術目標を明らかにするために,総合的設計最適化(MDO)技術を用いて行った。連成解析分野からなるMDOフレームワーク(ロケット形状,質量特性,空気力学,推進力,および軌道)を構築した。特に,費用のかかるCFDシミュレーションとは対照的に,MDO研究に組み込むことができる機体-推進統合を評価するための単純化された数値モデルの開発に配慮した。次に,ロケットの設計と上昇軌道が,対のロケット(ブースタおよびオービター)の総質量を最小化する目的で,同時に最適化されている。800kgのペイロードを低地球軌道に輸送する想定ミッションに対して,得られた最適設計の総質量は581tである。このソリューションの詳細な検査は,エンジンの外部ノズルが推進性能だけでなく,超音速飛行中のロケットの縦方向の静的安定性も強化することを明らかにした。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *ロケットエンジン ,  アルコール燃料 ,  最適設計 ,  数学モデル ,  シミュレーションモデル ,  ディジタルシミュレーション ,  宇宙輸送 ,  *宇宙飛行体
準シソーラス用語： 数値モデル ,  燃料エタノール ,  *複合サイクルエンジン

著者キーワード (5件)： Multidisciplinary Design Optimization ,  Two-Stage-to-Orbit Reusable Launch Vehicle ,  Rocket-Based Combined Cycle Engine ,  Conceptual Design Study ,  Future Space Transportation System

分類 (1件)： ロケットエンジン  (PB02050J)

引用文献 (27件)：

• 1) Fujii, K., Ishimoto, S., Mugitani, T., and Minami, Y.: Present Status and Prospects of JAXA’s Research on Future Space Transportation System, AIAA Paper 2012-5849, 2012.
• 2) Tani, K., Tomioka, S., Kato, K., Ueda, S., and Takegoshi, M.: Recent Activities in Research of the Combined Cycle Engine at JAXA, Trans. JSASS Aerospace Technology Japan, 8, ists27 (2010), pp. Ta_1–Ta_6.
• 3) Tomioka, S., Hiraiwa, T., Saito, T., Kato, K., Kodera, M., and Tani, K.: System Analysis of a Hydrocarbon-Fueled RBCC Engine Applied to a TSTO Launch Vehicle, Trans. JSASS Aerospace Technology Japan, 12, ists29 (2014), pp. Pa_91–Pa_99.
• 4) Kodera, M., Ogawa, H., Tomioka, S., and Ueda, S.: Multi-Objective Design and Trajectory Optimization of Space Transportation Systems with RBCC Propulsion via Evolutionary Algorithms and Pseudospectral Methods, AIAA Paper 2014-629, 2014.
• 5) Ogawa, H., Kodera, M., Tomioka, S., and Ueda, S.: Multi-Phase Trajectory Optimization for Access-to-Space with RBCC-Powered TSTO via Surrogate-Assisted Hybrid Evolutionary Algorithms Incorporating Pseudo-Spectral Methods, AIAA Paper 2014-2360, 2014.

タイトルに関連する用語 (6件)： エタノール ,  燃料 ,  ロケット ,  複合サイクルエンジン ,  軌道 ,  設計最適化