JPH08175499A - 大気圏再突入カプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気圏再突入カプセルにおいて、周縁部に設
けられた低速飛行用空力デバイスをアブレーション材で
覆うことにより、再突入時には空力加熱の軽減を図り、
低速飛行時にはアブレーション材の昇華後露出した上記
デバイスを用いて、良好な空力動特性を得る。 【構成】 低速飛行用空力デバイスとしてカプセル本体
１周縁部にカプセル周縁部突起１１を取り付ける。カプ
セル本体１とカプセル周縁部突起１１を覆うようにアブ
レーション材２を再突入時の減少厚さ分だけコーティン
グする。 【効果】 アブレーション材２の効果により再突入時の
空力加熱量が軽減でき、かつ低速飛行時においても、カ
プセル周縁部突起１１を低速飛行用空力デバイスとして
機能させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アブレーション材を
用いて空力加熱防御を行なう大気圏再突入カプセルの低
速時空力動特性の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の大気圏再突入カプセルの
概略図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は正面
図、図６（ｃ）は再突入時における状態を示す図であ
る。大気圏再突入カプセルにおいては、再突入時の空力
環境を考慮し、正面投影面積を大きくするために、図６
の様な形状となることが多い。図中１はカプセル本体、
２はアブレーション材、３は極超音速の気流、４は衝撃
波、５はアブレーション材の昇華によって生じた熱分解
ガスである。このような再突入カプセルが大気圏再突入
時に音速を越えて高速で飛行すると、物体の前方に強い
衝撃波４が発生し、急激に空気が圧縮され、空気の運動
エネルギが熱エネルギに変換され空気は加熱される。こ
の現象を空力加熱と呼んでいる。

【０００３】空力加熱は、特に高速で飛行する大気圏再
突入時において重要な課題となる。空気の運動エネルギ
が熱エネルギに変換された後、物体の周りの空気の薄い
層即ち境界層の中に流入し、境界層内の空気の温度が上
昇する。空力加熱による空気の温度上昇は以下の式で与
えられる。

【０００４】

【数１】

【０００５】この様に、非常に高温に加熱された空気か
ら機体の周りに形成された境界層に熱が流入し、境界層
の温度を上昇させ、さらに、物体表面に熱が侵入し、機
体の温度が上昇する。この時、境界層から物体に流入す
る熱量は、物体における熱伝達率及び、境界層外縁と物
体表面の総温度差に比例する。これを式で表すと、以下
のようになる。 Ｑ＝Ｈ×（Ｔ₂ −Ｔ₁ ） ここで、Ｑは流入する熱量、Ｈは熱伝達率、（Ｔ₂ −Ｔ
₁ ）は境界層外縁と物体表面の総温度差である。

【０００６】アブレーション材を機体表面にコーティン
グすることは、前述した空力加熱を軽減する方法の一つ
である。図７は、この方法の原理図であり、図中６は機
体構造材である。アブレーション材がコーティングされ
た機体が空力加熱を受けると、アブレーション材が昇華
し始め、熱分解ガス５を発生する。昇華反応の際、大量
の昇華熱を周囲の空気から吸収するため、空力加熱は軽
減される。この際、アブレーション材は熱分解されて質
量を失い、その結果、アブレーション材の厚さは減少し
ていく。この厚さの減少速度は表面温度の関数であり、
これを式で表すと、以下のようになる。

【０００７】

【数２】

【０００８】ここで、ｖはアブレーション材厚さの減少
速度、Ｔ_W は表面温度、Ｔ_C は昇華反応が起こる最低温
度である。

【０００９】図８は、大気圏再突入カプセルの機体表面
温度の履歴図の例である。図において、横軸は飛行時刻
ｔ、縦軸は表面温度Ｔ_W を表す。時刻ｔ₀ は再突入開始
時刻、時刻ｔ₁ は再突入終了時刻、Ｔ_W はその間におけ
る表面温度の平均値を表す。この場合、再突入時におけ
るアブレーション材厚さの減少量Δｙを式で表すと、以
下のようになる。

【００１０】

【数３】

【００１１】このように、アブレーション材をコーティ
ングすることにより空力加熱量を軽減することが可能で
あるが、空力加熱量は物体の曲率半径の平方根に反比例
するため、大気圏再突入カプセルのような厳しい空力加
熱に晒される飛行体では、有害な空力加熱を避けるた
め、機体表面はなるべく突起物を持たない滑らかな形状
であることが不可欠である。

【００１２】一方、このような再突入カプセルが再突入
を終了した後にパラシュート等を用いて、安全に着地ま
たは着水するためには、パラシュート等を開く亜音速領
域前までのカプセル本体による減速中において、安定し
た姿勢を保ち続けることが要求される。しかし、カプセ
ル型の再突入回収物体は、外縁付近において曲率半径が
急激に変化するため、音速通過付近の遷音速領域におい
て動特性が悪化し、振動発生しやすいことが知られてい
る。図９は、カプセル本体１上の流れの特徴を示す図で
あり、図中７は遷音速の気流、８はカプセル背後の非定
常渦、９はカプセルの重心、１０は揺れのモーメントで
ある。カプセル型の再突入回収物体は、一般的に外縁付
近において曲率半径が急激に小さくなるため、この付近
から後方に向かって渦流が発生する。再突入中のマッハ
数が大きい間は、この渦流は十分強く、また渦流が始ま
る剥離点の位置も安定しているため、カプセルの重心９
回りの姿勢を乱そうとする揺れのモーメント１０は小さ
く問題は起こらない。しかし、再突入が終了し、パラシ
ュート等を開くまで減速をする間の音速通過付近の遷音
速領域においては、遷音速の気流７の持つ動圧が小さく
なるため上記渦流の強さは十分でなくなり、さらに渦流
が始まる剥離点の位置も非定常的に前後に移動するよう
になるため、カプセル背後の非定常渦８が発生する。そ
の結果、カプセルの重心９回りの姿勢を乱そうとする揺
れのモーメント１０は大きくなり、安定を保つことが困
難となる。この有害な現象を避けるためには、遷音速付
近の低速時において、カプセル本体１上においてさらに
強い渦流を発生させ、かつ剥離点の位置を一定に保つこ
とが望ましい。そのためにはカプセル本体１上に何らか
の空力デバイスを設ける必要があるが、これらは全て、
機体の凹凸を利用しているため、前述したように、再突
入時における空力加熱の軽減という点から見て、そのま
まで使用することはできない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した通り、従
来の大気圏再突入カプセルは、大気圏再突入時の空力加
熱を軽減するため、滑らかな機体形状を持つことが不可
欠であり、そのために再突入後の音速通過付近の遷音速
領域において動特性が悪化するという課題があった。

【００１４】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、アブレーション材を機体表面にコ
ーティングすることによって再突入時の空力加熱を軽減
させると共に、低速時空力動特性も良好にすることを目
的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の実施例１によ
る大気圏再突入カプセルは、機体表面に、コーティング
されたアブレーション材及び低速飛行用の複数の突起を
有し、大気圏再突入時には滑らかな機体形状を保ち、そ
の後の低速飛行時のみ、低速時における空力動特性を向
上させるための複数の突起が機体表面に露出して機能す
る手段を設けたものである。

【００１６】また、この発明の実施例２による大気圏再
突入カプセルは、機体表面に、コーティングされたアブ
レーション材及び低速飛行用の複数の小翼を有し、大気
圏再突入時には滑らかな機体形状を保ち、その後の低速
飛行時のみ、低速時における空力動特性を向上させるた
めの複数の小翼が機体表面に露出して機能する手段を設
けたものである。

【００１７】また、この発明の実施例３による大気圏再
突入カプセルは、機体表面に、コーティングされたアブ
レーション材及び低速飛行用の複数の小翼とそれらに直
交方向に取り付けられた翼端板を有し、大気圏再突入時
には滑らかな機体形状を保ち、その後の低速飛行時の
み、低速時における空力動特性を向上させるための複数
の小翼とそれらに直交方向に取り付けられた翼端板が機
体表面に露出して機能する手段を設けたものである。

【００１８】また、この発明の実施例４による大気圏再
突入カプセルは、機体表面に、コーティングされたアブ
レーション材及び低速飛行用の複数の切り欠き部を有
し、大気圏再突入時には滑らかな機体形状を保ち、その
後の低速飛行時のみ、低速時における空力動特性を向上
させるための複数の切り欠き部が機体表面に露出して機
能する手段を設けたものである。

【００１９】また、この発明の実施例５による大気圏再
突入カプセルは、機体表面に、コーティングされたアブ
レーション材及び低速飛行用のリングを有し、大気圏再
突入時には滑らかな機体形状を保ち、その後の低速飛行
時のみ、低速時における空力動特性を向上させるための
リングが機体表面に露出して機能する手段を設けたもの
である。

【００２０】

【作用】この発明の実施例１によれば、低速飛行用の複
数の突起を覆うようにアブレーション材をコーティング
した状態で再突入を行なうことによって、滑らかな機体
形状を保持しながら空力加熱の軽減を図り、再突入後の
音速通過付近の遷音速飛行時には、アブレーション材厚
さの減少によって機体表面に露出した低速飛行用の複数
の突起を用いて、良好な空力動特性を得ることができ
る。

【００２１】また、この発明の実施例２によれば、低速
飛行用の複数の小翼を覆うようにアブレーション材をコ
ーティングした状態で再突入を行なうことによって、滑
らかな機体形状を保持しながら空力加熱の軽減を図り、
再突入後の音速通過付近の遷音速飛行時には、アブレー
ション材厚さの減少によって機体表面に露出した低速飛
行用の複数の小翼を用いて、良好な空力動特性を得るこ
とができる。

【００２２】また、この発明の実施例３によれば、低速
飛行用の複数の小翼とそれらに直交方向に取り付けられ
た翼端板を覆うようにアブレーション材をコーティング
した状態で再突入を行なうことによって、滑らかな機体
形状を保持しながら空力加熱の軽減を図り、再突入後の
音速通過付近の遷音速飛行時には、アブレーション材厚
さの減少によって機体表面に露出した低速飛行用の複数
の小翼とそれらに直交方向に取り付けられた翼端板を用
いて、良好な空力動特性を得ることができる。

【００２３】また、この発明の実施例４によれば、低速
飛行用の複数の切り欠き部を覆うようにアブレーション
材をコーティングした状態で再突入を行なうことによっ
て、滑らかな機体形状を保持しながら空力加熱の軽減を
図り、再突入後の音速通過付近の遷音速飛行時には、ア
ブレーション材厚さの減少によって機体表面に露出した
低速飛行用の複数の切り欠き部を用いて、良好な空力動
特性を得ることができる。

【００２４】また、この発明の実施例５によれば、低速
飛行用のリングを覆うようにアブレーション材をコーテ
ィングした状態で再突入を行なうことによって、滑らか
な機体形状を保持しながら空力加熱の軽減を図り、再突
入後の音速通過付近の遷音速飛行時には、アブレーショ
ン材厚さの減少によって機体表面に露出した低速飛行用
のリングを用いて、良好な空力動特性を得ることができ
る。

【００２５】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の実施例１を示す説明図で
あり、図１（ａ）は再突入以前の状態における側面図、
図１（ｂ）は同状態における正面図、図１（ｃ）は再突
入後の遷音速飛行時における状態を示す図である。図中
１１は機体構造材６と同じ材質でつくられた複数のカプ
セル周縁部突起、図中１２はカプセル背後の対称渦であ
る。この発明による大気圏再突入カプセルが大気圏再突
入時に極超音速で飛行する時、カプセル前方において図
６（ｃ）に示すように衝撃波４が発生し、衝撃波４の後
方では気体が急激に減速されて運動エネルギが熱エネル
ギに変換され、熱が発生する。

【００２６】この発明による大気圏再突入カプセルは、
カプセル本体１に機体構造材６と同じ材質でつくられた
複数のカプセル周縁部突起１１を有しており、再突入軌
道投入時から再突入以前の飛行状態においては、図１
（ａ）に示すように、厚さΔｙを有するアブレーション
材２でコーティングされている。この時、再突入カプセ
ルは滑らかな表面を持ち、有害な空力加熱を受けること
なく飛行することができる。再突入が始まると急激な空
力加熱のため、アブレーション材２は昇華をし始め空力
加熱を軽減すると同時に、徐々に厚さも減少していく。
この際、カプセル周縁部突起１１が露出し始めるまで
は、再突入カプセルは滑らかな表面を保つため、カプセ
ル周縁部突起１１を有することに起因する有害な空力加
熱を受けることはない。その後、カプセル周縁部突起１
１が露出し始めると、有害な空力加熱を受け始めるが、
アブレーション材２の厚さの減少は徐々に進行するため
に表面は比較的滑らかに保たれ、アブレーション材２が
ない場合に比べて、空力加熱の度合は小さくて済む。再
突入が終了して飛行速度が減少した後のパラシュート等
が開くまでの音速付近の遷音速飛行時には、再突入カプ
セルは図１（ｃ）に示すようにカプセル周縁部突起１１
が機体表面に露出した状態になり、カプセル周縁部突起
１１の両側よりカプセル背後の対称渦１２が発生する。
カプセル背後の対称渦１２の渦の強さは、カプセル周縁
部突起１１がない場合のカプセル背後の非定常渦８に比
べて大きく、かつ渦流が始まる剥離点の位置も安定して
いるため、音速付近の遷音速飛行時において良好な空力
動特性を得ることができる。

【００２７】このように、この発明においては、大気圏
再突入カプセルの課題である、再突入時における空力加
熱量の軽減及び、低速飛行時における空力動特性の改善
という相反する要求を同時に満足させることができる。

【００２８】実施例２．図２は、この発明の実施例２を
示す説明図であり、図２（ａ）は再突入以前の状態にお
ける側面図、図２（ｂ）は同状態における正面図、図２
（ｃ）は再突入後の遷音速飛行時における状態を示す図
である。図中１３は機体構造材６と同じ材質でつくら
れ、かつ同一方向にピッチの付けられた複数の小翼、図
中１４はカプセル背後の定常渦である。この発明による
大気圏再突入カプセルが大気圏再突入時に極超音速で飛
行する時、カプセル前方において図６（ｃ）に示すよう
に衝撃波４が発生し、衝撃波４の後方では気体が急激に
減速されて運動エネルギが熱エネルギに変換され、熱が
発生する。

【００２９】この発明による大気圏再突入カプセルは、
カプセル本体１に機体構造材６と同じ材質でつくられた
複数の小翼１３を有しており、再突入軌道投入時から再
突入以前の飛行状態においては、図２（ａ）に示すよう
に、厚さΔｙを有するアブレーション材２でコーティン
グされている。この時、再突入カプセルは滑らかな表面
を持ち、有害な空力加熱を受けることなく飛行すること
ができる。再突入が始まると急激な空力加熱のため、ア
ブレーション材２は昇華をし始めて空力加熱を軽減する
と同時に、徐々に厚さも減少していく。この際、小翼１
３が露出し始めるまでは、再突入カプセルは滑らかな表
面を保つため、小翼１３を有することに起因する有害な
空力加熱を受けることはない。その後、小翼１３が露出
し始めると、有害な空力加熱を受け始めるが、アブレー
ション材２の厚さの減少は徐々に進行するために表面は
比較的滑らかに保たれ、アブレーション材２がない場合
に比べて、空力加熱の度合は小さくて済む。再突入が終
了して飛行速度が減少した後のパラシュート等が開くま
での音速付近の遷音速飛行時には、再突入カプセルは図
２（ｃ）に示すように小翼１３が機体表面に露出した状
態になり、そこにおいてカプセル背後の定常渦１４が発
生する。小翼１３は同一方向にピッチが与えられている
ため、カプセル背後の定常渦１４の強さは、小翼１３が
ない場合のカプセル背後の非定常渦８に比べて大きく、
かつ渦流が始まる剥離点の位置も安定しているため、音
速付近の遷音速飛行時において良好な空力動特性を得る
ことができる。

【００３０】このように、この発明においては、大気圏
再突入カプセルの課題である、再突入時における空力加
熱量の軽減及び、低速飛行時における空力動特性の改善
という相反する要求を同時に満足させることができる。

【００３１】実施例３．図３は、この発明の実施例３を
示す説明図であり、図３（ａ）は再突入以前の状態にお
ける側面図、図３（ｂ）は同状態における正面図、図３
（ｃ）は再突入後の遷音速飛行時における状態を示す図
である。図中１５は機体構造材６と同じ材質でつくら
れ、小翼１３の翼端部に設けられた翼端板である。この
発明による大気圏再突入カプセルが大気圏再突入時に極
超音速で飛行する時、カプセル前方において図６（ｃ）
に示すように衝撃波４が発生し、衝撃波４の後方では気
体が急激に減速されて運動エネルギが熱エネルギに変換
され、熱が発生する。

【００３２】この発明による大気圏再突入カプセルは、
カプセル本体１に機体構造材６と同じ材質でつくられた
小翼１３に加え翼端板１５を有しており、再突入軌道投
入時から再突入以前の飛行状態においては、図３（ａ）
に示すように、厚さΔｙを有するアブレーション材２で
コーティングされている。この時、再突入カプセルは滑
らかな表面を持ち、有害な空力加熱を受けることなく飛
行することができる。再突入が始まると急激な空力加熱
のため、アブレーション材２は昇華をし始めて空力加熱
を軽減すると同時に、徐々に厚さも減少していく。この
際、小翼１３及び翼端板１５が露出し始めるまでは、再
突入カプセルは滑らかな表面を保つため、小翼１３及び
翼端板１５を有することに起因する有害な空力加熱を受
けることはない。その後、小翼１３及び翼端板１５が露
出し始めると、有害な空力加熱を受け始めるが、アブレ
ーション材２の厚さの減少は徐々に進行するために表面
は比較的滑らかに保たれ、アブレーション材２がない場
合に比べて、空力加熱の度合は小さくて済む。再突入が
終了して飛行速度が減少した後のパラシュート等が開く
までの音速付近の遷音速飛行時には、再突入カプセルは
図３（ｃ）に示すように翼端板１５が取り付けられた小
翼１３が機体表面に露出した状態になり、そこにおいて
カプセル背後の定常渦１４が発生する。小翼１３は同一
方向にピッチが与えられており、カプセル背後の定常渦
１４の強さは、翼端板１５の存在による二次元翼効果の
ために、翼端板１５が存在しない実施例２の場合よりも
強くなる。従って、実施例２より安定で良好な音速付近
の遷音速飛行時における空力動特性を得ることができ
る。

【００３３】このように、この発明においては、大気圏
再突入カプセルの課題である、再突入時における空力加
熱量の軽減及び、低速飛行時における空力動特性の改善
という相反する要求を同時に満足させることができる。

【００３４】実施例４．図４は、この発明の実施例４を
示す説明図であり、図４（ａ）は再突入以前の状態にお
ける側面図、図４（ｂ）は同状態における正面図、図４
（ｃ）は再突入後の遷音速飛行時における状態を示す側
面図である。図中１６はカプセル本体１の一部を切り欠
くことによって設けられた複数の切り欠き部である。こ
の発明による大気圏再突入カプセルが大気圏再突入時に
極超音速で飛行する時、カプセル前方において図６
（ｃ）に示すように衝撃波４が発生し、衝撃波４の後方
では気体が急激に減速されて運動エネルギが熱エネルギ
に変換され、熱が発生する。

【００３５】この発明による大気圏再突入カプセルは、
カプセル本体１の一部を切り欠くことによって設けられ
た切り欠き部１６を有しており、再突入軌道投入時から
再突入以前の飛行状態においては、図４（ａ）に示すよ
うに、アブレーション材２でコーティングされている。
この時、再突入カプセルは滑らかな表面を持ち、有害な
空力加熱を受けることなく飛行することができる。再突
入が始まると急激な空力加熱のため、アブレーション材
２は昇華をし始めて空力加熱を軽減すると同時に、徐々
に厚さも減少していく。この際、切り欠き部１６が露出
し始めるまでは、再突入カプセルは滑らかな表面を保つ
ため、切り欠き部１６を有することに起因する有害な空
力加熱を受けることはない。再突入が終了して飛行速度
が減少した後のパラシュート等が開くまでの音速付近の
遷音速飛行時には、再突入カプセルは図４（ｃ）に示す
ように切り欠き部１６が機体表面に露出した状態にな
り、切り欠き部１６の両端面よりカプセル背後の対称渦
１２が発生する。カプセル背後の、対称渦１２の強さ
は、切り欠き部１６がない場合のカプセル背後の非定常
渦８に比べて大きく、かつ渦流が始まる剥離点の位置も
安定しているため、音速付近の遷音速飛行時において良
好な空力動特性を得ることができる。

【００３６】このように、この発明においては、大気圏
再突入カプセルの課題である、再突入時における空力加
熱量の軽減及び、低速飛行時における空力動特性の改善
という相反する要求を同時に満足させることができる。

【００３７】実施例５．図５は、この発明の実施例５を
示す説明図であり、図５（ａ）は再突入以前の状態にお
ける側面図、図５（ｂ）は同状態における正面図、図５
（ｃ）は再突入後の遷音速飛行時における状態を示す図
である。図中１７は機体構造材６と同じ材質でつくられ
たリングである。この発明による大気圏再突入カプセル
が大気圏再突入時に極超音速で飛行する時、カプセル前
方において図６（ｃ）に示すように衝撃波４が発生し、
衝撃波４の後方では気体が急激に減速されて運動エネル
ギが熱エネルギに変換され、熱が発生する。

【００３８】この発明による大気圏再突入カプセルは、
機体構造材６と同じ材質でつくられたリング１７を有し
ており、再突入軌道投入時から再突入以前の飛行状態に
おいては、図５（ａ）に示すように、厚さΔｙを有する
アブレーション材２でコーティングされている。この
時、再突入カプセルは滑らかな表面を持ち、有害な空力
加熱を受けることなく飛行することができる。再突入が
始まると急激な空力加熱のため、アブレーション材２は
昇華をし始めて空力加熱を軽減すると同時に、徐々に厚
さも減少していく。この際、リング１７が露出し始める
までは、再突入カプセルは滑らかな表面を保つため、リ
ング１７を有することに起因する有害な空力加熱を受け
ることはない。その後、リング１７が露出し始めると、
有害な空力加熱を受け始めるが、アブレーション材２の
厚さの減少は徐々に進行するために表面は比較的滑らか
に保たれ、アブレーション材２がない場合に比べて、空
力加熱の度合は小さくて済む。再突入が終了して飛行速
度が減少した後のパラシュート等が開くまでの音速付近
の遷音速飛行時には、再突入カプセルは図５（ｃ）に示
すようにリング１７が機体表面に露出した状態になり、
リング１７よりカプセル背後の対称渦１２が発生する。
カプセル背後の対称渦１２の渦の強さは、リング１７が
ない場合のカプセル背後の非定常渦８に比べて大きく、
かつ渦流が始まる剥離点の位置も安定しているため、音
速付近の遷音速飛行時において良好な空力動特性を得る
ことができる。

【００３９】このように、この発明においては、大気圏
再突入カプセルの課題である、再突入時における空力加
熱量の軽減及び、低速飛行時における空力動特性の改善
という相反する要求を同時に満足させることができる。

【００４０】

【発明の効果】この発明の実施例１によれば、大気圏再
突入カプセルの機体表面に低速飛行用の複数の突起を設
け、それをアブレーション材で覆うことにより、再突入
時の空力加熱を軽減させると共に、再突入後の音速付近
の遷音速飛行時における空力動特性も良好にすることが
できる。

【００４１】この発明の実施例２によれば、大気圏再突
入カプセルの機体表面に低速飛行用の複数の小翼を設
け、それをアブレーション材で覆うことにより、再突入
時の空力加熱を軽減させると共に、再突入後の音速付近
の遷音速飛行時における空力動特性も良好にすることが
できる。

【００４２】この発明の実施例３によれば、大気圏再突
入カプセルの機体表面に低速飛行用の複数の小翼とそれ
らに直交方向に取り付けられた翼端板を設け、それをア
ブレーション材で覆うことにより、再突入時の空力加熱
を軽減させると共に、再突入後の音速付近の遷音速飛行
時における空力動特性も良好にすることができる。

【００４３】この発明の実施例４によれば、大気圏再突
入カプセルの機体表面に低速飛行用の複数の切り欠き部
を設け、それをアブレーション材で覆うことにより、再
突入時の空力加熱を軽減させると共に、再突入後の音速
付近の遷音速飛行時における空力動特性も良好にするこ
とができる。

【００４４】この発明の実施例５によれば、大気圏再突
入カプセルの機体表面に低速飛行用のリングを設け、そ
れをアブレーション材で覆うことにより、再突入時の空
力加熱を軽減させると共に、再突入後の音速付近の遷音
速飛行時における空力動特性も良好にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による大気圏再突入カプ
セルを示す図である。

【図２】 この発明の実施例２による大気圏再突入カプ
セルを示す図である。

【図３】 この発明の実施例３による大気圏再突入カプ
セルを示す図である。

【図４】 この発明の実施例４による大気圏再突入カプ
セルを示す図である。

【図５】 この発明の実施例５による大気圏再突入カプ
セルを示す図である。

【図６】 従来の大気圏再突入カプセルの説明図であ
る。

【図７】 アブレーション材による空力加熱軽減法の原
理図である。

【図８】 大気圏再突入カプセルの機体表面温度の履歴
図である。

【図９】 大気圏再突入カプセルの低速飛行時における
流れの特徴を示す図である。

【符号の説明】

１ カプセル本体、２ アブレーション材、３ 極超音
速の気流、４ 衝撃波、５ 熱分解ガス、６ 機体構造
材、７ 遷音速の気流、８ カプセル背後の非定常渦、
９ カプセルの重心、１０ 揺れのモーメント、１１
カプセル周縁部突起、１２ カプセル背後の対称渦、１
３ 小翼、１４ カプセル背後の定常渦、１５ 翼端
板、１６ 切り欠き部、１７ リング。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地球周回軌道上から大気圏内に再突入
   し、地上で回収される大気圏再突入カプセルにおいて、
   カプセル前面に周縁部に低速飛行用の複数の突起を設け
   るとともに、上記複数の突起を含むカプセル本体を、大
   気圏再突入時に熱分解により上記突起を露出させるよう
   に機能するアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）材で覆
   ったことを特徴とする大気圏再突入カプセル。
2. 【請求項２】 地球周回軌道上から大気圏内に再突入
   し、地上で回収される大気圏再突入カプセルにおいて、
   カプセル周縁部に低速飛行用の複数の小翼を設けるとと
   もに、上記複数の小翼を含むカプセル本体を、大気圏再
   突入時に熱分解により上記小翼を露出させるように機能
   するアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）材で覆ったこ
   とを特徴とする大気圏再突入カプセル。
3. 【請求項３】 カプセル周縁部の複数の小翼の翼端に、
   小翼と直交方向に翼端板を取り付けたことを特徴とする
   請求項２記載の大気圏再突入カプセル。
4. 【請求項４】 地球周回軌道上から大気圏内に再突入
   し、地上で回収される大気圏再突入カプセルにおいて、
   カプセル周縁部に低速飛行用の複数の切り欠き部を設け
   るとともに、上記複数の切り欠き部を含むカプセル本体
   を、大気圏再突入時に熱分解により上記切り欠き部を露
   出させるように機能するアブレーション（ａｂｌａｔｉ
   ｏｎ）材で覆ったことを特徴とする大気圏再突入カプセ
   ル。
5. 【請求項５】 地球周回軌道上から大気圏内に再突入
   し、地上で回収される大気圏再突入カプセルにおいて、
   カプセル周縁部の外側に低速飛行用のリングを設けると
   ともに、上記リングを含むカプセル本体を、大気圏再突
   入時に熱分解により上記リングを露出させるように機能
   するアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ）材で覆ったこ
   とを特徴とする大気圏再突入カプセル。