澤井 秀次郎

One of newly developed hypersonic engines is a pre-cooling turbojet engine, which we expect to be installed in reusable space transportation vehicles in the future. For combustion test in real flight condition of the engines, Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA has experimental plans with two types of small test vehicles: vehicles falling from stratospheric balloons and vehicles accelerated with auxiliary propulsion systems. This paper applies numerical analysis and optimization techniques to conceptual designs of these vehicles to obtain the best configuration and trajectory that can achieve the flight test. The results show helpful knowledge when we design prototype vehicles.

The authors have studied the mechanism, which achieves the low restitution coefficient under the microgravity environment, and realized that the mechanism which is constructed out of a rigid shell with balls stored internally makes the restitution coefficient small. On impact, the balls will dissipate energy relative to each other and hence will dissipate the total energy. High efficiency in energy dissipation means the low restitution coefficient. In this paper, the relations among the parameters in this mechanism and the restitution coefficient is analyzed numerically, and confirmed through the microgravity tests.

本書は, 文部省宇宙科学研究所が平成7年1月15日に打ち上げたM-3SII型ロケット第8号機の第2段飛翔中に発生した姿勢異常について行った技術検討結果を報告するものである。本書は, M-3SII-8号機調査特別委員会の報告書ではなく, 内容は, 技術検討結果のみを報告するものである。過去, 今号機において行われた飛翔前試験の実施状況や, 体制を含めた不具合発生との関連, 再発防止などについては, 同調査特別委員会の最終報告書にゆずる。内容は, 何回かの調査特別委員会にて検討に供された技術資料を, 順次章ごとにたどる形式が採られている。本書では, 以下の同委員会報告内容の主たる点を, この冒頭で記述するにとどめる。「姿勢異常の原因は, 制御系を介した構造振動モードの励振に端を発した姿勢制御用噴射体の枯渇にあったことが明らかとなった。制御系が自励的に構造振動を発振せしめた原因は, 今第8号機におけるペイロード重量増により, 姿勢検出部における構造振動モードが不安定側に大きく転じていたことと, 同じ理由により構造振動に対する制御利得が著しく大きな値となっていたためである。M-3SII型ロケットの開発にあたっては, その初号機の飛翔前においては, 構造振動モード解析ならびにそれら柔軟性を考慮した制御系解析が行われたのであるが, 1)初号機においては剛体性が極めて高いことが数値指標で確認されていたこと, 2)姿勢検出部は初号機においては第1次構造振動モードの腹の位置にあり少なくとも線形性の成立する範囲ではペイロード重量の構造振動モードの制御安定性におよぼす感度は十分小さいと判断されていたこと, 3)今号機の飛翔以前の7回の飛翔を通じて第1次構造振動モードは励振はもちろん検出されたことがなかったことから, 今第8号機の飛翔前においては, 依然として剛体性近似が適用できると判断し, 構造振動モード解析および柔軟性を考慮した制御系検討は行われなかった。これが今回の不具合を事前に発見するにいたらなかった理由である。」