JP2002138904A - 空力加熱模擬装置 - Google Patents
空力加熱模擬装置Info
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- JP2002138904A JP2002138904A JP2000334525A JP2000334525A JP2002138904A JP 2002138904 A JP2002138904 A JP 2002138904A JP 2000334525 A JP2000334525 A JP 2000334525A JP 2000334525 A JP2000334525 A JP 2000334525A JP 2002138904 A JP2002138904 A JP 2002138904A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地上での燃焼試験で空力加熱状態を模擬する
ことができ、しかも簡便かつ低コストの空力加熱模擬装
置を提供すること。 【解決手段】 エンジン２の周囲に当該エンジン２によ
る輻射熱により加熱する輻射用加熱カバー１１を設ける
一方、この輻射用加熱カバー１１に補助加熱用のヒータ
１２及び温度制御用センサ１３を設けて空力加熱状態を
模擬するようにする。これにより、エンジン２自体の熱
を利用して輻射用加熱カバー１１を高温にし、その輻射
熱でエンジン２を加熱するようにし、不足する熱を補助
加熱用のヒータ１２で得ることで、ヒータ１２をカバー
１１で保護し、簡便かつ低コストで空力加熱状態を模擬
して燃焼試験ができるようにしている。
ことができ、しかも簡便かつ低コストの空力加熱模擬装
置を提供すること。 【解決手段】 エンジン２の周囲に当該エンジン２によ
る輻射熱により加熱する輻射用加熱カバー１１を設ける
一方、この輻射用加熱カバー１１に補助加熱用のヒータ
１２及び温度制御用センサ１３を設けて空力加熱状態を
模擬するようにする。これにより、エンジン２自体の熱
を利用して輻射用加熱カバー１１を高温にし、その輻射
熱でエンジン２を加熱するようにし、不足する熱を補助
加熱用のヒータ１２で得ることで、ヒータ１２をカバー
１１で保護し、簡便かつ低コストで空力加熱状態を模擬
して燃焼試験ができるようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は空力加熱模擬装置
に関し、特に大気圏への再突入の際の空力加熱状態を模
擬して試験できるようにしたもので、熱源としてエンジ
ンの輻射熱を利用することで電力消費を削減するように
したものである。
に関し、特に大気圏への再突入の際の空力加熱状態を模
擬して試験できるようにしたもので、熱源としてエンジ
ンの輻射熱を利用することで電力消費を削減するように
したものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙開発の進展に伴い宇宙空間への打上
げ後、大気圏に再突入させて繰り返し使用できる米国の
スペースシャトルのような宇宙往環機の開発研究が行わ
れている。
げ後、大気圏に再突入させて繰り返し使用できる米国の
スペースシャトルのような宇宙往環機の開発研究が行わ
れている。
【０００３】このような宇宙往環機では、大気圏への再
突入の際に空力加熱に曝されることになり、これに対応
できるようにする必要がある。
突入の際に空力加熱に曝されることになり、これに対応
できるようにする必要がある。
【０００４】例えば宇宙往環機のエンジンでも機体への
搭載位置によっては空力加熱を受ける場合があり、特に
燃焼状態のエンジンが空力加熱を受ける場合の影響を知
る必要がある。
搭載位置によっては空力加熱を受ける場合があり、特に
燃焼状態のエンジンが空力加熱を受ける場合の影響を知
る必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これまでの
スペースシャトル等では、エンジンの機体への搭載位置
によって空力加熱を直接受けることがないようになって
おり、燃焼状態のエンジンへの空力加熱の影響等を調べ
た文献やこのような空力加熱を模擬したエンジンの燃焼
試験を地上で行ったことも報告されていない。
スペースシャトル等では、エンジンの機体への搭載位置
によって空力加熱を直接受けることがないようになって
おり、燃焼状態のエンジンへの空力加熱の影響等を調べ
た文献やこのような空力加熱を模擬したエンジンの燃焼
試験を地上で行ったことも報告されていない。
【０００６】この大気圏への再突入時にエンジンが遭遇
する環境を再現しようとすると、極超音速の流体中で燃
焼試験を行う必要があるが、流速を模擬することも、そ
のような流体中で燃焼試験を行うことも不可能である。
する環境を再現しようとすると、極超音速の流体中で燃
焼試験を行う必要があるが、流速を模擬することも、そ
のような流体中で燃焼試験を行うことも不可能である。
【０００７】一方、この大気圏への再突入時にエンジン
が遭遇する環境のうち大きな問題は、真空度と加熱であ
り、真空度については、真空槽内で燃焼試験を行うこと
で模擬することができる。
が遭遇する環境のうち大きな問題は、真空度と加熱であ
り、真空度については、真空槽内で燃焼試験を行うこと
で模擬することができる。
【０００８】しかし、大気圏への再突入にともなう大気
との摩擦などによる空力加熱状態を再現するため、例え
ばエンジンの周囲に電気ヒータを設置して加熱しようと
すると、非常に大きな電力が必要となるとともに、エン
ジンの最大出力状態や連続燃焼状態などの高温時にヒー
タが損傷してしまう恐れがある。
との摩擦などによる空力加熱状態を再現するため、例え
ばエンジンの周囲に電気ヒータを設置して加熱しようと
すると、非常に大きな電力が必要となるとともに、エン
ジンの最大出力状態や連続燃焼状態などの高温時にヒー
タが損傷してしまう恐れがある。
【０００９】この発明は、上記従来技術の有する課題に
鑑みてなされたもので、地上での燃焼試験で空力加熱状
態を模擬することができ、しかも簡便かつ低コストの空
力加熱模擬装置を提供しようとするものである。
鑑みてなされたもので、地上での燃焼試験で空力加熱状
態を模擬することができ、しかも簡便かつ低コストの空
力加熱模擬装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記従来技術が有する課
題を解決するため、この発明の請求項１記載の空力加熱
模擬装置は、空力加熱を受けるエンジンを地上で模擬す
る装置であって、前記エンジンの周囲に当該エンジンに
よる輻射熱により加熱する輻射用加熱カバーを設ける一
方、この輻射用加熱カバーに補助加熱用のヒータを設け
て空力加熱状態を模擬することを特徴とするものであ
る。
題を解決するため、この発明の請求項１記載の空力加熱
模擬装置は、空力加熱を受けるエンジンを地上で模擬す
る装置であって、前記エンジンの周囲に当該エンジンに
よる輻射熱により加熱する輻射用加熱カバーを設ける一
方、この輻射用加熱カバーに補助加熱用のヒータを設け
て空力加熱状態を模擬することを特徴とするものであ
る。
【００１１】この空力加熱模擬装置によれば、エンジン
の周囲に当該エンジンによる輻射熱により加熱する輻射
用加熱カバーを設ける一方、この輻射用加熱カバーに補
助加熱用のヒータを設けて空力加熱状態を模擬するよう
にしており、エンジン自体の熱を利用して輻射熱で加熱
する輻射用加熱カバーを設け、これに補助加熱用のヒー
タ及び温度制御用センサを設けることで、ヒータを保護
すると同時に必要な熱量を確保することができ、簡便か
つ低コストで空力加熱状態を模擬することができるよう
になる。
の周囲に当該エンジンによる輻射熱により加熱する輻射
用加熱カバーを設ける一方、この輻射用加熱カバーに補
助加熱用のヒータを設けて空力加熱状態を模擬するよう
にしており、エンジン自体の熱を利用して輻射熱で加熱
する輻射用加熱カバーを設け、これに補助加熱用のヒー
タ及び温度制御用センサを設けることで、ヒータを保護
すると同時に必要な熱量を確保することができ、簡便か
つ低コストで空力加熱状態を模擬することができるよう
になる。
【００１２】また、この発明の請求項２記載の空力加熱
模擬装置は、前記請求項１記載の構成に加え、前記輻射
用加熱カバーを前記エンジンの最大出力時に輻射熱だけ
でエンジンを空力加熱状態に加熱可能に配置することを
特徴とするものである。
模擬装置は、前記請求項１記載の構成に加え、前記輻射
用加熱カバーを前記エンジンの最大出力時に輻射熱だけ
でエンジンを空力加熱状態に加熱可能に配置することを
特徴とするものである。
【００１３】この空力加熱模擬装置によれば、輻射用加
熱カバーを前記エンジンの最大出力時に輻射熱だけでエ
ンジンを空力加熱状態に加熱可能に配置するようにして
おり、エンジンからの熱を最大限利用し、消費電力を削
減して空力加熱状態を模擬した試験ができるようにな
る。
熱カバーを前記エンジンの最大出力時に輻射熱だけでエ
ンジンを空力加熱状態に加熱可能に配置するようにして
おり、エンジンからの熱を最大限利用し、消費電力を削
減して空力加熱状態を模擬した試験ができるようにな
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の
空力加熱模擬装置の一実施の形態にかかる概略断面図、
図２はこの発明装置を用いて地上燃焼試験に供されるエ
ンジンの一例を示す概略斜視図である。
ついて図面に基づき詳細に説明する。図１はこの発明の
空力加熱模擬装置の一実施の形態にかかる概略断面図、
図２はこの発明装置を用いて地上燃焼試験に供されるエ
ンジンの一例を示す概略斜視図である。
【００１５】この空力加熱模擬装置１０は、例えば図２
に示す宇宙往環機１の機体の後部に搭載されるスラスタ
用のエンジン２の地上燃焼試験に用いられる。
に示す宇宙往環機１の機体の後部に搭載されるスラスタ
用のエンジン２の地上燃焼試験に用いられる。
【００１６】この空力加熱模擬装置１０は、エンジン２
の周囲を囲むように配置される略円錐形の輻射用加熱カ
バー１１を備えており、エンジン２で発生する熱を有効
に利用して空力加熱状態を模擬するための多大な熱をエ
ンジン２に輻射熱として与えるようにする。
の周囲を囲むように配置される略円錐形の輻射用加熱カ
バー１１を備えており、エンジン２で発生する熱を有効
に利用して空力加熱状態を模擬するための多大な熱をエ
ンジン２に輻射熱として与えるようにする。
【００１７】このため、輻射用加熱カバー１１では、そ
の内面に輻射率が大きくなるように表面処理が施してあ
り、例えば輻射率の大きな塗料を塗布することで輻射率
を大きくすると同時に、加熱むらが生じないようにして
一様に加熱できるようにしてある。
の内面に輻射率が大きくなるように表面処理が施してあ
り、例えば輻射率の大きな塗料を塗布することで輻射率
を大きくすると同時に、加熱むらが生じないようにして
一様に加熱できるようにしてある。
【００１８】このような輻射用加熱カバー１１を設ける
ことで、エンジン２からの輻射放熱を受けて非常に高温
となり、この輻射用加熱カバー１１からの輻射熱でエン
ジン２を加熱することができる。
ことで、エンジン２からの輻射放熱を受けて非常に高温
となり、この輻射用加熱カバー１１からの輻射熱でエン
ジン２を加熱することができる。
【００１９】したがって、この輻射用加熱カバー１１
は、エンジン２からの距離によって輻射放熱を受ける熱
量と輻射熱としてエンジン２を加熱する熱量とが変化す
ることからその形状が定められるとともに、輻射率など
のカバー１１内面の表面特性やカバー１１外面の表面特
性が定められる。
は、エンジン２からの距離によって輻射放熱を受ける熱
量と輻射熱としてエンジン２を加熱する熱量とが変化す
ることからその形状が定められるとともに、輻射率など
のカバー１１内面の表面特性やカバー１１外面の表面特
性が定められる。
【００２０】また、この空力加熱模擬装置１０では、輻
射用加熱カバー１１の外周に補助加熱用のヒータとして
電気ヒータ１２が螺旋状に巻き付けて取り付けられ、エ
ンジン２からの輻射放熱で不足する加熱量を補うように
するとともに、温度制御用センサ１３が設けられ、検出
温度に基づいて供給電力を制御することで輻射用加熱カ
バー１１の温度を調整するようにする。
射用加熱カバー１１の外周に補助加熱用のヒータとして
電気ヒータ１２が螺旋状に巻き付けて取り付けられ、エ
ンジン２からの輻射放熱で不足する加熱量を補うように
するとともに、温度制御用センサ１３が設けられ、検出
温度に基づいて供給電力を制御することで輻射用加熱カ
バー１１の温度を調整するようにする。
【００２１】そして、この空力加熱模擬装置１０では、
エンジン２が連続作動する場合と高デューティのパルス
作動する場合等の作動状態が種々あることから、例え
ば、エンジン２からの輻射放熱が最大の時に空力加熱に
必要な加熱を輻射熱だけで行えるようにし、エンジン２
からの輻射放熱が少ないときに加熱用の電気ヒータ１２
で加熱して空力加熱状態を模擬するようにする。
エンジン２が連続作動する場合と高デューティのパルス
作動する場合等の作動状態が種々あることから、例え
ば、エンジン２からの輻射放熱が最大の時に空力加熱に
必要な加熱を輻射熱だけで行えるようにし、エンジン２
からの輻射放熱が少ないときに加熱用の電気ヒータ１２
で加熱して空力加熱状態を模擬するようにする。
【００２２】このような空力加熱模擬装置１０は、エン
ジンの地上燃焼設備３にアダプタプレート４を介して連
結された真空槽内のエンジン２の周囲に配置され、ヒー
トシールド５および断熱材６を介して固定される。こう
して準備が完了した後、真空槽内でエンジンの燃焼試験
が行われる。
ジンの地上燃焼設備３にアダプタプレート４を介して連
結された真空槽内のエンジン２の周囲に配置され、ヒー
トシールド５および断熱材６を介して固定される。こう
して準備が完了した後、真空槽内でエンジンの燃焼試験
が行われる。
【００２３】すると、輻射用加熱カバー１１の内面の輻
射率が大きいことから、エンジン２からの輻射放熱を受
けて輻射用加熱カバー１１が非常に高温になると同時
に、この輻射用加熱カバー１１からエンジン２を輻射加
熱することでエンジン２を一様に加熱することができ、
エンジン２の作動状態に応じて電気ヒータ１２による補
助加熱量を温度制御用センサ１３による検出信号に基づ
いて調整して輻射用加熱カバー１１の温度を制御して、
必要な加熱量を確保して空力加熱状態を模擬した燃焼試
験を行う。
射率が大きいことから、エンジン２からの輻射放熱を受
けて輻射用加熱カバー１１が非常に高温になると同時
に、この輻射用加熱カバー１１からエンジン２を輻射加
熱することでエンジン２を一様に加熱することができ、
エンジン２の作動状態に応じて電気ヒータ１２による補
助加熱量を温度制御用センサ１３による検出信号に基づ
いて調整して輻射用加熱カバー１１の温度を制御して、
必要な加熱量を確保して空力加熱状態を模擬した燃焼試
験を行う。
【００２４】このような空力加熱模擬装置１０によれ
ば、エンジン２からの熱を利用するようにしているの
で、ヒータのみで加熱する場合に比べ、大容量のヒータ
を必要とせず、コスト低減を図ることができるととも
に、少ない電力で必要な加熱量を確保することができ
る。
ば、エンジン２からの熱を利用するようにしているの
で、ヒータのみで加熱する場合に比べ、大容量のヒータ
を必要とせず、コスト低減を図ることができるととも
に、少ない電力で必要な加熱量を確保することができ
る。
【００２５】また、ヒータのみを設置する場合には、そ
の加熱を有効に行うためには、エンジンに接近して設け
るようにしなければならず、これによってエンジンから
の熱影響を受け損傷する恐れがあるが、輻射用加熱カバ
ー１１の外側にヒータ１２を設けてあるので、このよう
な問題を回避することができる。
の加熱を有効に行うためには、エンジンに接近して設け
るようにしなければならず、これによってエンジンから
の熱影響を受け損傷する恐れがあるが、輻射用加熱カバ
ー１１の外側にヒータ１２を設けてあるので、このよう
な問題を回避することができる。
【００２６】さらに、この空力加熱模擬装置１０によれ
ば、輻射用加熱カバー１１からの輻射熱でエンジン２を
加熱するようにしているので、輻射用加熱カバー１１の
表面温度を所定の温度に保つことで、エンジンの空力加
熱温度を制御することができ、温度制御が容易にできる
とともに、均一に加熱することができる。
ば、輻射用加熱カバー１１からの輻射熱でエンジン２を
加熱するようにしているので、輻射用加熱カバー１１の
表面温度を所定の温度に保つことで、エンジンの空力加
熱温度を制御することができ、温度制御が容易にできる
とともに、均一に加熱することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上、一実施の形態とともに具体的に説
明したようにこの発明の請求項１記載の空力加熱模擬装
置によれば、エンジンの周囲に当該エンジンによる輻射
熱により加熱する輻射用加熱カバーを設ける一方、この
輻射用加熱カバーに補助加熱用のヒータを設けて空力加
熱状態を模擬するようにしたので、エンジン自体の熱を
利用して輻射熱で加熱する輻射用加熱カバーを設け、こ
れに補助加熱用のヒータを設けることで、ヒータを保護
すると同時に必要な熱量を確保することができ、簡便か
つ低コストで空力加熱状態を模擬して燃焼試験を行うこ
とができる。
明したようにこの発明の請求項１記載の空力加熱模擬装
置によれば、エンジンの周囲に当該エンジンによる輻射
熱により加熱する輻射用加熱カバーを設ける一方、この
輻射用加熱カバーに補助加熱用のヒータを設けて空力加
熱状態を模擬するようにしたので、エンジン自体の熱を
利用して輻射熱で加熱する輻射用加熱カバーを設け、こ
れに補助加熱用のヒータを設けることで、ヒータを保護
すると同時に必要な熱量を確保することができ、簡便か
つ低コストで空力加熱状態を模擬して燃焼試験を行うこ
とができる。
【００２８】また、この発明の請求項２記載の空力加熱
模擬装置によれば、輻射用加熱カバーを前記エンジンの
最大出力時に輻射熱だけでエンジンを空力加熱状態に加
熱可能に配置するようにしたので、エンジンからの熱を
最大限利用し、消費電力を削減して空力加熱状態を模擬
した燃焼試験を行うことができる。
模擬装置によれば、輻射用加熱カバーを前記エンジンの
最大出力時に輻射熱だけでエンジンを空力加熱状態に加
熱可能に配置するようにしたので、エンジンからの熱を
最大限利用し、消費電力を削減して空力加熱状態を模擬
した燃焼試験を行うことができる。
【図１】この発明の空力加熱模擬装置の一実施の形態に
かかる概略断面図である。
かかる概略断面図である。
【図２】この発明の空力加熱模擬装置を用いて地上燃焼
試験に供されるエンジンの一例を示す概略斜視図であ
る。
試験に供されるエンジンの一例を示す概略斜視図であ
る。
１ 宇宙往還機 ２ エンジン（試験対象） ３ 地上燃焼設備 ４ アダプタプレート ５ ヒートシールド ６ 断熱材 １０ 空力加熱模擬装置 １１ 輻射用加熱カバー １２ 電気ヒータ １３ 温度制御用センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 空力加熱を受けるエンジンを地上で模擬
する装置であって、前記エンジンの周囲に当該エンジン
による輻射熱により加熱する輻射用加熱カバーを設ける
一方、この輻射用加熱カバーに補助加熱用のヒータを設
けて空力加熱状態を模擬することを特徴とする空力加熱
模擬装置。 - 【請求項２】 前記輻射用加熱カバーを前記エンジンの
最大出力時に輻射熱だけでエンジンを空力加熱状態に加
熱可能に配置することを特徴とする請求項１記載の空力
加熱模擬装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334525A JP2002138904A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 空力加熱模擬装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334525A JP2002138904A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 空力加熱模擬装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002138904A true JP2002138904A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18810424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000334525A Pending JP2002138904A (ja) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | 空力加熱模擬装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002138904A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1801404A2 (de) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | EADS Space Transportation GmbH | Hitzeschild zur Montage an einem wärmestrahlenden Gegenstand, insbesondere an einem Raketentriebwerk |
| CN112591157A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种等离子体气动加热与辐射加热的耦合加热装置 |
| CN113928604A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-14 | 上海卫星装备研究所 | 深空探测航天器高温隔热屏性能测试装置及方法 |
-
2000
- 2000-11-01 JP JP2000334525A patent/JP2002138904A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1801404A2 (de) * | 2005-12-22 | 2007-06-27 | EADS Space Transportation GmbH | Hitzeschild zur Montage an einem wärmestrahlenden Gegenstand, insbesondere an einem Raketentriebwerk |
| JP2007170395A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Astrium Gmbh | 熱放射物体、特にロケットエンジンに装着するための熱シールド |
| EP1801404A3 (de) * | 2005-12-22 | 2012-11-07 | EADS Space Transportation GmbH | Hitzeschild zur Montage an einem wärmestrahlenden Gegenstand, insbesondere an einem Raketentriebwerk |
| CN112591157A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种等离子体气动加热与辐射加热的耦合加热装置 |
| CN113928604A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-14 | 上海卫星装备研究所 | 深空探测航天器高温隔热屏性能测试装置及方法 |
| CN113928604B (zh) * | 2021-10-19 | 2024-04-09 | 上海卫星装备研究所 | 深空探测航天器高温隔热屏性能测试装置及方法 |
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