外部ノズルの性能向上および性能予測手法の検討

噴流と外気流の干渉によって得られる壁面圧力分布および流線

外部ノズルとは、従来のロケットノズルと異なる外部膨張を取り入れたノズルを指します。
このノズルは離陸から宇宙空間まで幅広い条件で飛行する機体に適していると考えられていますが、その流れ場についての知見や性能の予測手法は未だ確立されていません。

特に機体の設計の観点においては、繰り返しの性能評価が必要となるため、計算コストの小さい性能予測手法が必要とされています。

 

本研究では、外部ノズル形状の変化が流れ場や推力性能に与える影響を調査することを目的としています。また解析から得られた知見を基に、低コストな推力性能を予測する手法の構築を目指して研究を行っています。

外気流の壁面への入射

 

エンジン出口部の間に壁面(ベース面)が存在する場合、流れ場は非常に複雑となります。

この図はベース面が存在している平面を二次元的に表示したものです。色のついた線は外気流の流線を示しています。噴流の圧力が低い条件では、外気流と壁面の衝突という現象が観測されます。

このような条件に応じた外部ノズル流れ場の大きな変化が、低コストな推力性能評価を困難にしています。