2021年6月 - 2022年3月
レーザ点火系の開発研究(2)
JAXA宇宙科学研究所と外部機関との共同研究制度 有償契約(相手方への支出)
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- 担当区分
- 研究代表者
- 資金種別
- 産学連携による資金
固体ロケットシステムにおける安全性と即応性の向上及び点火系のコンパクト化を狙うレーザ点火系について,その安全性と信頼性を高め,設計基準を確立するための基礎研究を実施し実機サイズモータによる技術実証を行う。
実用で先行するOMOTENASHIミッションにおいては,超小型ゆえに既存のセーフアーム機構を備えた電気式起爆装置による火工品点火系が流用できなかったため,当該探査機用固体モータに固有な設計仕様のレーザ式点火装置を実証的に技術開発している。ただし,既存の点火系を置き換えられるほどの普遍性ある設計基準の確立には至っていない。
一方,本共同研究では,安全と信頼性の両面から,探査機,観測ロケット,基幹ロケットにも適用可能なレーザ点火系について,安全性のガイドラインとシステムの設計基準を確立することを目的としている。そのために,(1)レーザ光エネルギー入力に対する最大不着火エネルギーと最小着火エネルギーの境界を,レーザ光照射パワーと照射時間をパラメータとして理論(数値解析)と実験(ブルーストン法)の両方から調べてレーザ光照射条件について適切な範囲を探る,また,(2)昨年度までの同研究成果を踏まえて,実機サイズモータの地上燃焼試験において実際に点火系のシステムを構築して実証的に運用することにより,安全上の課題を設定し実証的に達成する。
レーザ式起爆装置のレーザ光エネルギー入力条件に対する着火不着火判定基準が明確になる。その結果,安全においては十分な安全余裕を持たせた点検運用が可能になり,信頼性においては十分な着火安全率を持たせたパワー/照射時間の設定が可能になる。また,実運用を通じてシステム安全設計の改善に役立てることができる。
実用で先行するOMOTENASHIミッションにおいては,超小型ゆえに既存のセーフアーム機構を備えた電気式起爆装置による火工品点火系が流用できなかったため,当該探査機用固体モータに固有な設計仕様のレーザ式点火装置を実証的に技術開発している。ただし,既存の点火系を置き換えられるほどの普遍性ある設計基準の確立には至っていない。
一方,本共同研究では,安全と信頼性の両面から,探査機,観測ロケット,基幹ロケットにも適用可能なレーザ点火系について,安全性のガイドラインとシステムの設計基準を確立することを目的としている。そのために,(1)レーザ光エネルギー入力に対する最大不着火エネルギーと最小着火エネルギーの境界を,レーザ光照射パワーと照射時間をパラメータとして理論(数値解析)と実験(ブルーストン法)の両方から調べてレーザ光照射条件について適切な範囲を探る,また,(2)昨年度までの同研究成果を踏まえて,実機サイズモータの地上燃焼試験において実際に点火系のシステムを構築して実証的に運用することにより,安全上の課題を設定し実証的に達成する。
レーザ式起爆装置のレーザ光エネルギー入力条件に対する着火不着火判定基準が明確になる。その結果,安全においては十分な安全余裕を持たせた点検運用が可能になり,信頼性においては十分な着火安全率を持たせたパワー/照射時間の設定が可能になる。また,実運用を通じてシステム安全設計の改善に役立てることができる。
この研究課題の成果一覧
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論文
1-
TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 19(5) 807-811 2021年 査読有り