飞行模式的ATREX发动机性能评估_日语

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1、宇宙科学研究所報告特集　第４６号　２００３年３月ATREXエンジンの飛行性能について＊＊＊小　林　弘　明・佐　藤　哲　也・棚　次　亘　弘PerformanceAssessmentofFlight-typeATREXEngineBy＊＊＊HiroakiKOBAYASHI,TetsuyaSATO,NobuhiroTANATSUGUAbstract:Inthispaper,specificationforTSTOspaceplanepoweredbyairbreathingenginesispresented.AMulti-criteria

2、Trade-offAnalysis（MTA）ofTurbineBasedCombinedCycle（TBCC）engineswasmadetoestimatetheperformanceofanflight-typeengineunderthecurrentleveloftechnology.Thecycleanalysishasbeenperformedafterallthecomponentmodelsarereviewed.Theflight-typeATREXenginecanmeetalldemandsfromtheTSTO

3、spaceplanebutIsp.ThefollowingcalculationresultsshowedthepossibilityofATREXengineprovidinghigherIspbyimprovingtheperformanceofsomecomponents.背　景我が国では，従来の使いきりロケットに替わる完全再使用型宇宙輸送システムとして，初段ブースタにTurbineBasedCombinedCycle（TBCC）エンジンを導入し，上段オービタにロケットエンジンを用いた完全再使用型TSTOが提案されている［１］．

4、空気吸い込み式エンジンを導入する利点として，エンジン比推力が高いことがあげられ，その結果，構造に重量を配分できる上，射点にフライバックすることが可能となる．さらに，エンジンの最高圧力，最高温度がロケットと比較して低いため，安全性，信頼性を改善する可能性をもつ．また，航空機と同様に水平離着陸形態をとりやすく，運用性が高い．この様な利点は多いが，宇宙輸送機へ適用するためには，より厳しい飛行環境に耐えるために解決しなければならない技術課題が多い．本論文では，初段ブースタの推進系に対する基本的な要求仕様を明らかにするとともに，その有力候補と考

5、えられているATREXエンジンの性能検討を行う．可能な限り地上燃焼試験や風洞試験の結果を用いて精度を高めた要素＊宇宙科学研究所22宇宙科学研究所報告特集　第４６号特性モデルを組み合わせ，エンジン全体の推力性能を評価する．さらに，得られた性能予測結果を要求仕様と照らしあわせ，目標達成に必要な技術課題の洗い出しを行う．TSTOスペースプレーンの仕様本検討では，TSTOスペースプレーンの基本的な仕様（運用方法，飛行環境，機体規模）について，以下のように設定した．・初段ブースター，上段オービターともに完全再使用とし，ペイロード３MgをLEOに

6、投入する［１］・機体全長６０m，離陸重量１８０Mg（大型民間輸送機とほぼ同規模で，通常の空港を使用可能）・揚抗比３.５（上段オービター分の抵抗を考慮し，Concordeの約５０％とする）・上段StagingMach数６.０，Staging高度２７km・飛行動圧５０kPa（離陸直後を除く）・平均加速度０.３G（航空機と同程度の加速度環境とする）・重量配分：第１表に示すTSTOスペースプレーン検討例の平均的な値を採用し，エンジンと推進剤の合計で４０％，機体やサブシステムで２０％，上段オービターを４０％とする［２］，［３］，［４］表1TST

7、Oスペースプレーンの重量配分例SaengerJapanese-TSTO(1)Japanese-TSTO(2)Japanese-TSTO(3)FSSC-12[Weingartner,1993][Kobayashi,2001][Taguchi,2000][Tsuchiya,2001][ESA,1999]StagingVelocityMach6.86.16.06.04.0TotalTake-offWeightMg406352350300431WeightBreakdown(1)Payload(Orbiter)%2836393646(2)Pr

8、opulsion%1420312310(3)Propellant%2923111911(4)Airframe&Misc.%2921182233㩷空気吸い込み式エンジンに対する要求仕様㪊㪅ⓨ᳇ๆ޿ㄟߺᑼࠛࡦࠫࡦߦኻߔࠆⷐ᳞