空 と宙「 そ ら 」の 技 術 を 身 近 に 感 じ て

低毒性高性能推進薬スラスタ「PulCheR（プリキュア）」研究開始
低毒性高性能推薬を用いたパルススラスタ（Pulsed
Chemical Rocket with Green High Performance
Propellants）、略称「PulCheR（プリキュア）」の研究プ
ロジェクトが FP7※先端科学研究助成プログラムに採択されました。このプロジェクトには、伊アルタ社取りまとめのもと、JAXA の推進系グループを含む世界 8 カ国
9 機関が参加しています。

PulCheR の特徴

図 2 各団体の作業や内容を決める
キックオフミーティングでのひとこま

・パルス動作による高圧燃焼：推薬を燃焼室に低圧で送り込み、燃焼室で急激に燃焼させるので高性能。
・毒性のない推進剤：プロピン C3H4 と過酸化水素 H2O2という毒性の低い推進薬の利用。

PulCheR は、プ ロ ジ ェ ク ト の ロ ゴ に も な っ て い る
Bombardier Beetle( へっぴりむし、図 1) の原理を応用という世界的にも例が無い独創的なアイディアが欧しています。低毒性の推薬を、高頻度にパルス推力（短州会議に評価され、採択に至ったと考えています。今後

時間な推力）で発生させる3 年間で、システムを含めて実現性に目処をつける研究

こ と が 可 能 な、1 液 式 お よ計画となっています。研究開始に先立ち、2 月 7 日に参び 2 液式推進系システムの加機関の担当者が伊アルタ社に集合し、各団体の作業研究です。

や内容を決めて、研究が開始されました（図 2）。
（推進系グループ

http://www.ard.jaxa.jp/
隔月刊発行

ISSN 1349-5577

長田 泰一、香河 英史、梶原 堅一）

研究開発

近未来風洞「DAHWIN（ダーウィン）」

アナログ技術とデジタル技術を融合し、高速かつ高精度化を目指す

設備紹介

調布航空宇宙センターの風洞群
そら

そら

空宙情報

低毒性高性能推進薬スラスタ「PulCheR（プリキュア）」研究開始「施設公開」開催案内※FP7：欧州全体の国際競争力や技術力を向上させることを目的に、欧州における研究活動を助成する欧州委員会の政策

図 1 PulCheR のロゴ へっぴりむし【開催案内】

2013 MAR/ APR

・5 気圧という低圧での作動：現状のシステムは、10 気圧を超える高圧であり種々の規制がある。

・簡単な系統：高価な調圧システムを廃したブローダ
ウン式のシンプルな構成。

へっぴりむしは体内でふたつの物質を作り、化学反応させて高温高圧のガスを噴射することで外敵から身を守っている。

そらとそら

Project funded by the European Union Seventh
Framework Programme (FP7/2007-2013) under
grant agreement n° 313271

PulCheR HP（英語）
http://www.alta-space.com/pulcher/

施設公開

当本部では毎年、4 月の科学技術週間に合わせて様々な施設・設備を公開しています。今年もたくさんの施設・設備を公開します。各種イベントも開催しますので、皆さまお誘い合わせのうえご来場ください。
詳細はJAXAのホームページで紹介しています。ご不明な点などありましたら、各センターに直接お問い合わせください。

JAXA HP

http://www.jaxa.jp/※ イベントページ（2013 年 4 月）をご覧ください。

筑波宇宙センター

調布航空宇宙センター

所 在 地：茨城県つくば市千現 2-1-1

所 在 地：東京都調布市深大寺東町 7-44-1

開催日時：4 月20日（土） 10：00 〜 16：00

開催日時：4 月21日（日） 10：00 〜 16：00※ 入場は 15:30 まで※ 入場は 15:30 まで「筑波宇宙センターを知ろう！」【お問合せ先】【お問合せ先】

筑波宇宙センター 広報係 電話：050-3362-6265

調布航空宇宙センター 広報 電話：050-3362-8036

空と宙 2013 年 3 月発行 No.52［発行］宇宙航空研究開発機構 研究開発本部 〒 182-8522 東京都調布市深大寺東町 7 丁目 44 番地 1
電話：050-3362-8036 FAX：0422-40-3281
ホームページ http：//www.ard.jaxa.jp/【禁無断複写転載】 『空と宙』からの複写もしくは転載を希望される場合は、広報までご連絡ください。

DAHWIN による静粛超音速機模型風洞試験の様子（P.02 参照）

52

No.

研 究 開 発 本 部
Aerospace Research and Development Directorate

R E S E A R C H

I N T R O D U C T I O N

研究開発

近未来風洞「DAHWIN（ダーウィン）」

アナログ技術とデジタル技術を融合し、高速かつ高精度化を目指す

これは、そう遠くない未来の機体設計開発現場の様子でも研究を進めてきました（図 2）。この様に、風洞試験データ

機体開発現場からす。DAHWIN は「高速化」と「高精度化」を目指した新たなと数値解析データを融合させることで、データの高精度化

20XX 年、デジタル／アナログ・ハイブリッド風洞――通風洞システムであり、2012 年度に完成しました。

を図っています。
これまで、JAXA が所有する 2m×2m 遷音速風洞に対し

称「DAHWIN( ダーウィン )」による機体設計開発が進められている。ここは風洞計測室。風洞試験データの収集を行う現

数値解析を最大限に活用するて、DAHWIN の構築を進めてきました。正式な稼働は 2013

場だ。計測室の壁はガラス張りになっており、巨大な風洞の風洞とは、機体が空を飛んでいる状態を人工的に作りだ

年 4 月からの予定ですが、JAXA が研究を進める静粛超音速

一部を望むことができる。風洞の中では、開発中の機体のし、機体性能の確認を行う試験設備です。測定部内に支持装機技術研究開発（D-SEND プロジェクト、図 3）や、回収機能

1／ 50 スケールモデル模型が迎角1度を保ってマッハ 0.8 の置を使って機体模型を保持し、前方から空気の流れを起こ

付加型宇宙ステーション補給機（HTV-R）などで既に性能を気流にさらされている。その様子は、眼前のスクリーンでして飛行状態を模擬します。風洞試験で得られるデータに発揮しています。

確認することが可能だ。隣のスクリーンには、スーパーコン

は、支持装置や測定部壁などの影響が入ってしまうため、そ今後は、6.5m×5.5m 低速風洞や 1m×1m 超音速風洞に対ピュータで求めた同模型の解析結果が並んでいる。この解の影響を排除し “使えるデータ” にする作業が欠かせません。

してもDAHWIN の構築に取り組みたいと考えています。ま析結果を基に、試験データには瞬時に補正が加えられる。
「迎

有効なのは、コンピュータによる数値解析です。コンピュー

た、コンピュータの高性能化により数値解析のスピードアッ

角を 2 度に上げてみてくれないか」インターネットを介してタ内でバーチャルな飛行試験を行い、支持装置や壁の影響

プおよび高精度化を図ることで、機体性能の確認はもちろん、データを確認している機体設計者から指示が飛ぶ。即座に、のない解析データを取得します。この解析データを使って風機体の形状そのものを決める設計への応用も目指します。

模型の迎角を変更する。模型の姿勢が変わると、隣のスク洞試験データに補正を加えることで、使えるデータにしていリーンに映し出される解析結果も間髪を入れずに新しい結ます。

風洞試験で計測した翼のたわみを数値解析に反映し、数値解析デー
タをより現実に近づける手法について研究開発を進めている。
図2

風洞試験データを反映した高精度な数値解析結果

風洞試験では、最適な支持装置の選定などの試験準備果を叩きだす──（図 1）。

に数カ月、長い時では 1 年近くもかかります。どういった支持装置が最適か、といった試験前に必要な情報を数値解析で事前に求めておけば、作業時間を短縮できます。
DAHWIN では、風洞試験前後に必要となる
数値解析を効率良く行える解析ソフトを開発することで、作業時間を短縮しています。

形状選定から性能確認まで、
DAHWIN の可能性
数値解析では、物理現象をモデル化して支持装置がある状態（左）と無い状態（右）とで数値解析を行い、その結果を風洞試験に反映することで高精度なデータを得ることができる。
図3

静粛超音速機模型に関する数値解析結果

流れを表現するのですが、このモデル化の仕方によって解析データが変化します。また、風洞試験では風圧により模型の翼がた
風洞試験と並行してスーパーコンピュータによる数値解析が行われており、解析結果
は瞬時に風洞試験データに反映される。試験の様子はインターネットを介して設計現場にも配信されるため、設計者がデータを確認しながら指示を送ることができる。
図102

近未来の機体設計開発現場

わむ現象が起こりますが、通常の数値解析
ではこのような影響を考慮していません。
そこで、風洞試験データを用いて数値解析
データをより現実に近づける手法について【DAHWIN 開発メンバー】

村上 桂一、橋本 敦、廣谷 智成、山下 達也、青山 剛史、保江 かな子
加藤 裕之、口石 茂、渡辺 重哉、今川 健太郎

03

R E S E A R C H

I N T R O D U C T I O N

研究開発

近未来風洞「DAHWIN（ダーウィン）」

アナログ技術とデジタル技術を融合し、高速かつ高精度化を目指す

これは、そう遠くない未来の機体設計開発現場の様子でも研究を進めてきました（図 2）。この様に、風洞試験データ

機体開発現場からす。DAHWIN は「高速化」と「高精度化」を目指した新たなと数値解析データを融合させることで、データの高精度化

20XX 年、デジタル／アナログ・ハイブリッド風洞――通風洞システムであり、2012 年度に完成しました。

を図っています。
これまで、JAXA が所有する 2m×2m 遷音速風洞に対し

称「DAHWIN( ダーウィン )」による機体設計開発が進められている。ここは風洞計測室。風洞試験データの収集を行う現

数値解析を最大限に活用するて、DAHWIN の構築を進めてきました。正式な稼働は 2013

場だ。計測室の壁はガラス張りになっており、巨大な風洞の風洞とは、機体が空を飛んでいる状態を人工的に作りだ

年 4 月からの予定ですが、JAXA が研究を進める静粛超音速

一部を望むことができる。風洞の中では、開発中の機体のし、機体性能の確認を行う試験設備です。測定部内に支持装機技術研究開発（D-SEND プロジェクト、図 3）や、回収機能

1／ 50 スケールモデル模型が迎角1度を保ってマッハ 0.8 の置を使って機体模型を保持し、前方から空気の流れを起こ

付加型宇宙ステーション補給機（HTV-R）などで既に性能を気流にさらされている。その様子は、眼前のスクリーンでして飛行状態を模擬します。風洞試験で得られるデータに発揮しています。

確認することが可能だ。隣のスクリーンには、スーパーコン

は、支持装置や測定部壁などの影響が入ってしまうため、そ今後は、6.5m×5.5m 低速風洞や 1m×1m 超音速風洞に対ピュータで求めた同模型の解析結果が並んでいる。この解の影響を排除し “使えるデータ” にする作業が欠かせません。

してもDAHWIN の構築に取り組みたいと考えています。ま析結果を基に、試験データには瞬時に補正が加えられる。
「迎

有効なのは、コンピュータによる数値解析です。コンピュー

た、コンピュータの高性能化により数値解析のスピードアッ

角を 2 度に上げてみてくれないか」インターネットを介してタ内でバーチャルな飛行試験を行い、支持装置や壁の影響

プおよび高精度化を図ることで、機体性能の確認はもちろん、データを確認している機体設計者から指示が飛ぶ。即座に、のない解析データを取得します。この解析データを使って風機体の形状そのものを決める設計への応用も目指します。

模型の迎角を変更する。模型の姿勢が変わると、隣のスク洞試験データに補正を加えることで、使えるデータにしていリーンに映し出される解析結果も間髪を入れずに新しい結ます。

風洞試験で計測した翼のたわみを数値解析に反映し、数値解析デー
タをより現実に近づける手法について研究開発を進めている。
図2

風洞試験データを反映した高精度な数値解析結果

風洞試験では、最適な支持装置の選定などの試験準備果を叩きだす──（図 1）。

に数カ月、長い時では 1 年近くもかかります。どういった支持装置が最適か、といった試験前に必要な情報を数値解析で事前に求めておけば、作業時間を短縮できます。
DAHWIN では、風洞試験前後に必要となる
数値解析を効率良く行える解析ソフトを開発することで、作業時間を短縮しています。

形状選定から性能確認まで、
DAHWIN の可能性
数値解析では、物理現象をモデル化して支持装置がある状態（左）と無い状態（右）とで数値解析を行い、その結果を風洞試験に反映することで高精度なデータを得ることができる。
図3

静粛超音速機模型に関する数値解析結果

流れを表現するのですが、このモデル化の仕方によって解析データが変化します。また、風洞試験では風圧により模型の翼がた
風洞試験と並行してスーパーコンピュータによる数値解析が行われており、解析結果
は瞬時に風洞試験データに反映される。試験の様子はインターネットを介して設計現場にも配信されるため、設計者がデータを確認しながら指示を送ることができる。
図102

近未来の機体設計開発現場

わむ現象が起こりますが、通常の数値解析
ではこのような影響を考慮していません。
そこで、風洞試験データを用いて数値解析
データをより現実に近づける手法について【DAHWIN 開発メンバー】

村上 桂一、橋本 敦、廣谷 智成、山下 達也、青山 剛史、保江 かな子
加藤 裕之、口石 茂、渡辺 重哉、今川 健太郎

03

E Q U I P M E N T

I N T R O D U C T I O N

設備紹介

航空機や宇宙機が大気圏を飛翔する際、機体周りの空気がどの様に流れるかは性能に大きく影響します。
飛行状態を模擬し、その影響を事前に調べることができれば…そのために利用されるのが「風洞」です。
JAXA 調布航空宇宙センターには、全 14基の個性的な風洞があり、調布航空宇宙センターの風洞群

航空機や宇宙機の研究開発で活躍しています。

速い

0.44m 極超音速衝撃風洞
風速：マッハ 10、12
測定部：0.44m

0.5m 極超音速風洞
61961

1m×1m 超音速風洞

7

風速：マッハ 1.4 ～ 4.0
測定部：1m×1m

フラッタ風洞速1958 1960

風速：マッハ※ 0.51 ～ 1.2

風速：マッハ 5、7、9
測定部：0.5m（直径）マッハ 5 で飛ぶ飛行機や、大気中を移動するロケットの試験を行える風洞です。1m×1m 超音
速風洞のノズルが流速を変えられる可変式なのに対し、各速度に対応したノズルに付け替える方式をとっています。
8●音速の5 倍での飛行が可能な「極超音速旅客機」
9●「ノズル」

1966

2m×2m 遷音速風洞よりも更に速い流速を目指して開発した風洞です。気流速度（マッハ数）は、上下壁の形状を変えることができる「ノズル」によって設定します。
6●測定部（2000
年に改修）
7●超音速機実現に欠かせない技術の検証を目的に2005 年に行った「小型超音速実験機」

8

この風洞を造ったことで、大気圏に再突入する宇宙機な
どの飛翔体に対して、空力加熱の研究が行えるようになりました。
14●飛行機のように揚力により、極超音速で飛行する機体
15の開発に必要な技術の取得を目的に 1996 年に行った
極超音速飛行実験「HYFLEX」
15 2003 年に打ち上げられ、小惑星「ITOKAWA」を科●学観測し、2010 年に試料の入ったカプセルを地球に帰還させた「はやぶさ」
はやぶさのカプセルは地球に再突入する際に高熱にさらされた。カプセルを守る “熱防護材” の試験を行った
16 HYFLEX のイメージ
●

1967

年度

※ 空気中を音の速さの何倍で飛ぶか を表した数値
音速＝マッハ 1

測定部：0.6m×0.6m（縦 × 横）度

JAXA の前身機関のひとつであり、現調布航空宇宙センターを中心拠点としていた航空技術研究所（後に、航空宇宙技術研究所に改称）が発足したのは 1955 年、
まだ 1 基の風洞もありませんでした。
一番に完成したのは、フラッタ風洞です。飛行機が高速で飛ぶ時、翼が上下に激しく振動する「フラッタ現象」を起こす恐れがあります。この現象を解明し、安全に役立てるのがフラッタ風洞の役割です。
1●エンジンナセル付ジェット旅客機翼模型のフラッタ試験
翼が上下に大きく振動している様子が分かるだろうか
2●模型を入れる「測定部」が扉の向こうに見える

17

92m×2m 遷音速風洞

19

風速：マッハ 0.1 ～ 1.4
測定部：2m×2m
航空技術研究所ではまず、航空機の研究に必要な 3 基の大型設備の建設に着手しました。そのひとつが 2m×2m
遷音速風洞です。大規模な設備のため、完成はフラッタ
風洞より後になりました。遷音速とは、音速と同じぐらいの速度のことです。気流の性質は音速を超える時に大きく変化するため、この速さでの試験はとても大切です。
遷音速風洞としては我が国最大であり、長時間連続で試験をすることができる風洞です。
3●アメリカ航空宇宙局（NASA）が提唱している数値計
算力学（CFD）検証用の標準模型「CRM」
4●開発中の新固体燃料ロケット「イプシロンロケット」の試験も行っている
5 “風” を作りだす「主送風機」
●

1
3

5

10

18

6.5m×5.5m 低速風洞
風速：1 ～ 70m/s
測定部：6.5m×5.5m
飛行機が離着陸する時の性能を試験できる風洞です。垂直／短距離離着陸機（V/STOL 機）関係の研究を行うために造りました。測定部の大きさを活かし、気象観測や毎上監視などに使用できる「多目的小型無人機」の開発では、実機を入れて風洞試験を行っています。
10●風洞の特性を確認するための標準模型「ONERAM シリーズ」
11●着陸形態の試験の様子
12
●測定部
13
●航空宇宙技術研究所が1980 年代に開発した低騒音短距離離着陸
実験機「飛鳥」の試験も行った

2
4

12

13

遅い

1965
04

16

14

2m×2m 低速風洞
11

風速：3 ～ 60m/s
測定部：2m×2m
航空事故の原因となる突風を発生できる風洞です。1966 年に我が国で航空機事故が多発したのを機に安全性が注目されるようになり、造られました。現在は、騒音計測試験にも用いられています。測定部を無響室にすることができ、音響反射の少ない環境で機体騒音を計測できます。
17●測定部側面に吸音材を敷き詰めて“無響室” を作っている
18●後縁フラップから発生する騒音を、簡略化した翼形状模型
を使って計測19●低速飛行時の小型超音速実験機の性能を調べた

1971
05

E Q U I P M E N T

I N T R O D U C T I O N

設備紹介

航空機や宇宙機が大気圏を飛翔する際、機体周りの空気がどの様に流れるかは性能に大きく影響します。
飛行状態を模擬し、その影響を事前に調べることができれば…そのために利用されるのが「風洞」です。
JAXA 調布航空宇宙センターには、全 14基の個性的な風洞があり、調布航空宇宙センターの風洞群

航空機や宇宙機の研究開発で活躍しています。

速い

0.44m 極超音速衝撃風洞
風速：マッハ 10、12
測定部：0.44m

0.5m 極超音速風洞
61961

1m×1m 超音速風洞

7

風速：マッハ 1.4 ～ 4.0
測定部：1m×1m

フラッタ風洞速1958 1960

風速：マッハ※ 0.51 ～ 1.2

マッハ 5 で飛ぶ飛行機や、大気中を移動するロケットの試験を行える風洞です。1m×1m 超音
速風洞のノズルが流速を変えられる可変式なのに対し、各速度に対応したノズルに付け替える方式をとっています。
8●音速の5 倍での飛行が可能な「極超音速旅客機」
9●「ノズル」

1966

8

測定部：0.6m×0.6m（縦 × 横）

1967

度

JAXA の前身機関のひとつであり、現調布航空宇宙センターを中心拠点としていた航空技術研究所（後に、航空宇宙技術研究所に改称）が発足したのは 1955 年、
まだ 1 基の風洞もありませんでした。
一番に完成したのは、フラッタ風洞です。飛行機が高速で飛ぶ時、翼が上下に激しく振動する「フラッタ現象」を起こす恐れがあります。この現象を解明し、安全に役立てるのがフラッタ風洞の役割です。
1●エンジンナセル付ジェット旅客機翼模型のフラッタ試験
翼が上下に大きく振動している様子が分かるだろうか
2●模型を入れる「測定部」が扉の向こうに見える

17

92m×2m 遷音速風洞

19

風速：マッハ 0.1 ～ 1.4
測定部：2m×2m
航空技術研究所ではまず、航空機の研究に必要な 3 基の大型設備の建設に着手しました。そのひとつが 2m×2m
遷音速風洞です。大規模な設備のため、完成はフラッタ
風洞より後になりました。遷音速とは、音速と同じぐらいの速度のことです。気流の性質は音速を超える時に大きく変化するため、この速さでの試験はとても大切です。
遷音速風洞としては我が国最大であり、長時間連続で試験をすることができる風洞です。
3●アメリカ航空宇宙局（NASA）が提唱している数値計
算力学（CFD）検証用の標準模型「CRM」
4●開発中の新固体燃料ロケット「イプシロンロケット」の試験も行っている
5 “風” を作りだす「主送風機」
●

3

2
4

5

10

18

6.5m×5.5m 低速風洞
風速：1 ～ 70m/s
測定部：6.5m×5.5m
飛行機が離着陸する時の性能を試験できる風洞です。垂直／短距離離着陸機（V/STOL 機）関係の研究を行うために造りました。測定部の大きさを活かし、気象観測や毎上監視などに使用できる「多目的小型無人機」の開発では、実機を入れて風洞試験を行っています。
10●風洞の特性を確認するための標準模型「ONERAM シリーズ」
11●着陸形態の試験の様子
12
●測定部
13
●航空宇宙技術研究所が1980 年代に開発した低騒音短距離離着陸
実験機「飛鳥」の試験も行った

12

13

遅い

1965
04

この風洞を造ったことで、大気圏に再突入する宇宙機な
どの飛翔体に対して、空力加熱の研究が行えるようになりました。
14●飛行機のように揚力により、極超音速で飛行する機体
15の開発に必要な技術の取得を目的に 1996 年に行った
極超音速飛行実験「HYFLEX」
15 2003 年に打ち上げられ、小惑星「ITOKAWA」を科●学観測し、2010 年に試料の入ったカプセルを地球に帰還させた「はやぶさ」
はやぶさのカプセルは地球に再突入する際に高熱にさらされた。カプセルを守る “熱防護材” の試験を行った
16 HYFLEX のイメージ●

年度※ 空気中を音の速さの何倍で飛ぶか を表した数値
音速＝マッハ 1

1

風速：マッハ 5、7、9
測定部：0.5m（直径）2m×2m 遷音速風洞よりも更に速い流速を目指して開発した風洞です。気流速度（マッハ数）は、上下壁の形状を変えることができる「ノズル」によって設定します。
6●測定部（2000
年に改修）
7●超音速機実現に欠かせない技術の検証を目的に2005 年に行った「小型超音速実験機」

16

14

2m×2m 低速風洞
11

風速：3 ～ 60m/s
測定部：2m×2m
航空事故の原因となる突風を発生できる風洞です。1966 年に我が国で航空機事故が多発したのを機に安全性が注目されるようになり、造られました。現在は、騒音計測試験にも用いられています。測定部を無響室にすることができ、音響反射の少ない環境で機体騒音を計測できます。
17●測定部側面に吸音材を敷き詰めて“無響室” を作っている
18●後縁フラップから発生する騒音を、簡略化した翼形状模型
を使って計測19●低速飛行時の小型超音速実験機の性能を調べた

1971
05

1981

11

1.27m 極超音速風洞

750kW アーク加熱風洞

450kW アーク加熱風洞

風速：マッハ約 4.8
パワー ( 入力 )：750kW

改 修

3

4

5

1993

宇宙往還機が地球大気圏へと再突入する時、機体表面は 1000℃以上に加熱されます。その加熱状態を模擬した風洞（加熱風洞）です。プラス（＋）とマイナス（－）の電極を配し、その間で放電（アーク放電）を起こすことで発生する熱によって、気流を超高温に加熱します。宇宙
往還機は、再突入時の熱によって溶けないよう、表面に耐熱タイルなどの熱防護材が貼ってあります。この風洞では、実際に近い熱環境で熱防御材の評価試験を行うことができます。
3●測定部
4●試験の様子5●軌道からの大気圏再突入に耐える機体の開発に必要な技術の蓄積を目的に、軌道突入実験機「りゅうせい（OREX）」の試験を行った

風速：マッハ 10
測定部：1.27m
極超音速機や宇宙往還機の開発に必要なデータの取得を行う風洞です。同じ極超音速の流れを作る 0.5m 極超音速風洞と設備の一部を共用しています。0.5m 極超音速風洞がノズルを交換してマッハ数を変更するのに対し、1.27m 極超音速風洞はマッ 10
ハ数 10 の固定式です。1.27m という測定部は世界最大級の大きさです。気流が非常に安定しているのも大きな特長です。
10●宇宙ステーションへの物資の輸送などを目的とする無人宇宙
往還機「HOPE」
1990 年代に計画されたが、現在は研究開発を凍結している
11
●測定部

1995
1994

13

110kW 誘導プラズマ加熱風洞

0.2m×0.2m 超音速風洞

8

風速：亜音速パワー（入力）：110kW

風速：マッハ 1.5 ～ 2.5
測定部：0.2m×0.2m

0.8m×0.45m
高レイノルズ数遷音速風洞

1

風速：マッハ 0.2 ～ 1.4
測定部：0.8m×0.45m
風洞試験の模型は、実機よりも小さいのが一般的です。模型が小さいと、飛行速度（マッハ数）を合わせても、模型周りの風の状態
2が実機とは異なってしまいます。これを解決するには、レイノルズ数（気流の粘性などに関する値）を実機と同じにする必要があります。しかし、レイノルズ数を実機と同じにするのは難しく、通常はマッハ数のみを合わせて、レイノルズ数の違いによる影響は試験後に補正しています。これを解決するのが “高レイノルズ数” 風洞です。気流に圧力を加えることで、実機同様の高いレイノルズ数を実現しています。
1●二次元翼模型による試験の様子
2●測定部の外から模型を支持することで支持装置による気流の乱れを少なくしている

1979
06

1988

小型低乱風洞

風速：5 ～ 50m
測定部：0.65m×0.55m
この風洞の特徴は “気流の乱れが小さい” ことです。そのため、翼表面の流れが層流（翼に沿った流れ）から乱流（乱れた流れ）へと変化（遷移）する、境界層遷移を調べる研究に使っています。
6●試験の様子7●模型

コイルが作る電磁場により気流を加熱する風洞（加熱風洞）です。気
流速度は遅いのですが、アーク風洞で問題となる銅電極の溶解がな
く、再突入時に起こる実際の気流の振舞いをより良く模擬することができます。気流が汚れないため維持管理が簡略化でき、風洞の稼働率と機動性を向上させています。
13●試験の様子

超音速機の技術研究を目的に造った風洞です。“連続式超音速風洞を実現できる技術”の実証という役割も担っています。
8「ノズル」の断面●超音速の気流を作りだす
上下の壁の形を変えることでマッハ 1.5 ～
2.5 の流速が可能に
9●コーン型模型を使って境界層遷移試験を
行っている

9

6

2013〜
年

デジタル／アナログ・
ハイブリッド風洞「DAHWIN（ダーウィン）」始動

つづりは違うが、『種の起源』で有名なチャールズ・ロバー ト・ダーウィ
ンとかけている。“勝利（win）” とい
う意味も込めた。

磁力支持風洞
風速：～ 45m/s 以上
測定部：0.6m×0.6m

7

2004

12

通常の風洞では、模型を支持装置で空中に固定する必要があります。この支持装置が飛行状態の完全な模擬を妨げています。そこで考えられたのが、磁力で模型を空中に固定する磁力支持風洞です。支持装置による気流の乱れが無くなる
ため、後流計測に最適です。また、飛行船の様な、それ自体に加わる力が非常に小さい形状の模型に対しても、威力を発揮します。JAXA の磁力支
持風洞の測定部は世界最大を誇っています。
12●模型が浮いている様子が分かるだろう

1999

07

1981

11

1.27m 極超音速風洞

750kW アーク加熱風洞

450kW アーク加熱風洞

風速：マッハ約 4.8
パワー ( 入力 )：750kW

改 修

3

4

5

1993

宇宙往還機が地球大気圏へと再突入する時、機体表面は 1000℃以上に加熱されます。その加熱状態を模擬した風洞（加熱風洞）です。プラス（＋）とマイナス（－）の電極を配し、その間で放電（アーク放電）を起こすことで発生する熱によって、気流を超高温に加熱します。宇宙
往還機は、再突入時の熱によって溶けないよう、表面に耐熱タイルなどの熱防護材が貼ってあります。この風洞では、実際に近い熱環境で熱防御材の評価試験を行うことができます。
3●測定部
4●試験の様子5●軌道からの大気圏再突入に耐える機体の開発に必要な技術の蓄積を目的に、軌道突入実験機「りゅうせい（OREX）」の試験を行った

風速：マッハ 10
測定部：1.27m
極超音速機や宇宙往還機の開発に必要なデータの取得を行う風洞です。同じ極超音速の流れを作る 0.5m 極超音速風洞と設備の一部を共用しています。0.5m 極超音速風洞がノズルを交換してマッハ数を変更するのに対し、1.27m 極超音速風洞はマッ 10
ハ数 10 の固定式です。1.27m という測定部は世界最大級の大きさです。気流が非常に安定しているのも大きな特長です。
10●宇宙ステーションへの物資の輸送などを目的とする無人宇宙
往還機「HOPE」
1990 年代に計画されたが、現在は研究開発を凍結している
11
●測定部

1995
1994

8

13

110kW 誘導プラズマ加熱風洞

0.2m×0.2m 超音速風洞

風速：亜音速パワー（入力）：110kW

風速：マッハ 1.5 ～ 2.5
測定部：0.2m×0.2m

0.8m×0.45m
高レイノルズ数遷音速風洞

1

風速：マッハ 0.2 ～ 1.4
測定部：0.8m×0.45m
風洞試験の模型は、実機よりも小さいのが一般的です。模型が小さいと、飛行速度（マッハ数）を合わせても、模型周りの風の状態
2が実機とは異なってしまいます。これを解決するには、レイノルズ数（気流の粘性などに関する値）を実機と同じにする必要があります。しかし、レイノルズ数を実機と同じにするのは難しく、通常はマッハ数のみを合わせて、レイノルズ数の違いによる影響は試験後に補正しています。これを解決するのが “高レイノルズ数” 風洞です。気流に圧力を加えることで、実機同様の高いレイノルズ数を実現しています。
1●二次元翼模型による試験の様子
2●測定部の外から模型を支持することで支持装置による気流の乱れを少なくしている

1979
06

1988

小型低乱風洞

風速：5 ～ 50m
測定部：0.65m×0.55m
この風洞の特徴は “気流の乱れが小さい” ことです。そのため、翼表面の流れが層流（翼に沿った流れ）から乱流（乱れた流れ）へと変化（遷移）する、境界層遷移を調べる研究に使っています。
6●試験の様子7●模型

コイルが作る電磁場により気流を加熱する風洞（加熱風洞）です。気
流速度は遅いのですが、アーク風洞で問題となる銅電極の溶解がな
く、再突入時に起こる実際の気流の振舞いをより良く模擬することができます。気流が汚れないため維持管理が簡略化でき、風洞の稼働率と機動性を向上させています。
13●試験の様子

超音速機の技術研究を目的に造った風洞です。“連続式超音速風洞を実現できる技術”の実証という役割も担っています。
8「ノズル」の断面●超音速の気流を作りだす
上下の壁の形を変えることでマッハ 1.5 ～
2.5 の流速が可能に
9●コーン型模型を使って境界層遷移試験を
行っている

9

6

磁力支持風洞
風速：～ 45m/s 以上
測定部：0.6m×0.6m

7

2004

2013〜
年

デジタル／アナログ・
ハイブリッド風洞「DAHWIN（ダーウィン）」始動

つづりは違うが、『種の起源』で有名なチャールズ・ロバー ト・ダーウィ
ンとかけている。“勝利（win）” とい
う意味も込めた。

12

通常の風洞では、模型を支持装置で空中に固定する必要があります。この支持装置が飛行状態の完全な模擬を妨げています。そこで考えられたのが、磁力で模型を空中に固定する磁力支持風洞です。支持装置による気流の乱れが無くなる
ため、後流計測に最適です。また、飛行船の様な、それ自体に加わる力が非常に小さい形状の模型に対しても、威力を発揮します。JAXA の磁力支
持風洞の測定部は世界最大を誇っています。
12●模型が浮いている様子が分かるだろう

1999

07

空 と宙

「 そ ら 」の 技 術 を 身 近 に 感 じ て

低毒性高性能推進薬スラスタ「PulCheR（プリキュア）」研究開始
低毒性高性能推薬を用いたパルススラスタ（Pulsed
Chemical Rocket with Green High Performance
Propellants）、略称「PulCheR（プリキュア）」の研究プ
ロジェクトが FP7※先端科学研究助成プログラムに採択されました。このプロジェクトには、伊アルタ社取りまとめのもと、JAXA の推進系グループを含む世界 8 カ国
9 機関が参加しています。

PulCheR の特徴

図 2 各団体の作業や内容を決める
キックオフミーティングでのひとこま

・パルス動作による高圧燃焼：推薬を燃焼室に低圧で送り込み、燃焼室で急激に燃焼させるので高性能。
・毒性のない推進剤：プロピン C3H4 と過酸化水素 H2O2という毒性の低い推進薬の利用。

PulCheR は、プ ロ ジ ェ ク ト の ロ ゴ に も な っ て い る
Bombardier Beetle( へっぴりむし、図 1) の原理を応用という世界的にも例が無い独創的なアイディアが欧しています。低毒性の推薬を、高頻度にパルス推力（短州会議に評価され、採択に至ったと考えています。今後

時間な推力）で発生させる3 年間で、システムを含めて実現性に目処をつける研究

こ と が 可 能 な、1 液 式 お よ計画となっています。研究開始に先立ち、2 月 7 日に参び 2 液式推進系システムの加機関の担当者が伊アルタ社に集合し、各団体の作業研究です。

や内容を決めて、研究が開始されました（図 2）。
（推進系グループ

http://www.ard.jaxa.jp/
隔月刊発行

ISSN 1349-5577

長田 泰一、香河 英史、梶原 堅一）

研究開発

近未来風洞「DAHWIN（ダーウィン）」

アナログ技術とデジタル技術を融合し、高速かつ高精度化を目指す

設備紹介

調布航空宇宙センターの風洞群
そら

そら

空宙情報

低毒性高性能推進薬スラスタ「PulCheR（プリキュア）」研究開始「施設公開」開催案内※FP7：欧州全体の国際競争力や技術力を向上させることを目的に、欧州における研究活動を助成する欧州委員会の政策

図 1 PulCheR のロゴ へっぴりむし【開催案内】

2013 MAR/ APR

・5 気圧という低圧での作動：現状のシステムは、10 気圧を超える高圧であり種々の規制がある。

・簡単な系統：高価な調圧システムを廃したブローダ
ウン式のシンプルな構成。

へっぴりむしは体内でふたつの物質を作り、化学反応させて高温高圧のガスを噴射することで外敵から身を守っている。

そらとそら

Project funded by the European Union Seventh
Framework Programme (FP7/2007-2013) under
grant agreement n° 313271

PulCheR HP（英語）
http://www.alta-space.com/pulcher/

施設公開

当本部では毎年、4 月の科学技術週間に合わせて様々な施設・設備を公開しています。今年もたくさんの施設・設備を公開します。各種イベントも開催しますので、皆さまお誘い合わせのうえご来場ください。
詳細はJAXAのホームページで紹介しています。ご不明な点などありましたら、各センターに直接お問い合わせください。

JAXA HP

http://www.jaxa.jp/※ イベントページ（2013 年 4 月）をご覧ください。

筑波宇宙センター

調布航空宇宙センター

所 在 地：茨城県つくば市千現 2-1-1

所 在 地：東京都調布市深大寺東町 7-44-1

開催日時：4 月20日（土） 10：00 〜 16：00

開催日時：4 月21日（日） 10：00 〜 16：00※ 入場は 15:30 まで※ 入場は 15:30 まで「筑波宇宙センターを知ろう！」【お問合せ先】【お問合せ先】

筑波宇宙センター 広報係 電話：050-3362-6265

調布航空宇宙センター 広報 電話：050-3362-8036

空と宙 2013 年 3 月発行 No.52［発行］宇宙航空研究開発機構 研究開発本部 〒 182-8522 東京都調布市深大寺東町 7 丁目 44 番地 1
電話：050-3362-8036 FAX：0422-40-3281
ホームページ http：//www.ard.jaxa.jp/【禁無断複写転載】 『空と宙』からの複写もしくは転載を希望される場合は、広報までご連絡ください。

DAHWIN による静粛超音速機模型風洞試験の様子（P.02 参照）

52

No.

研 究 開 発 本 部
Aerospace Research and Development Directorate