●エンジンを絞って急降下!?  ~航空宇宙機設計 #8~

 8回目の授業では再び航空機パートに戻って、上昇・降下性能の計算を行いました。

 定常的な上昇・降下運動は、実は機首の上げ下げではなく推力の増減で起こります。
水平飛行の状態で推力を増加させれば、余剰推力で上昇し、逆に推力を減少させれば不足分の推力を補うために降下するわけです。よく映画でエンジン音を響かせながら急降下するような描写がありますが、本当はエンジンを絞って降下することになります。
 上昇性能の計算では当然、上昇とともに燃料を消費し機体が軽くなります。そのため通常の積分計算では計算できないので数値積分の手法で計算を行います。この際にExcelのマクロ機能を有効に利用するのがポイントになります。

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 前回の計算で水平飛行時の、今回の計算で上昇・降下時の性能の計算ができました。
次回はこの2つを組み合わせてどのくらいの航続距離か見込めるかなどを考える、「ペイロードレンジ計算」という作業を行います。


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●宇宙に行って帰ってくる  ~航空宇宙機設計 #7~ 

 7回目の授業では宇宙機パートのまとめとして宇宙往還機について取り上げました。

 宇宙往還機は、その名の通り「宇宙に行ってそのまま帰ってくる」宇宙機です。代表的なものとしてNASAのスペースシャトルがあります。宇宙往還機は機体を使いまわすことができるので、スペースデブリを増やすことなく宇宙に行くことができる理想的な宇宙機です。
 しかしながら、1つの機体で宇宙へ行き、その機体で再突入をする必要があるため、技術的課題が多くあります。その最たるものとして耐熱材料の問題があります。空力加熱により再突入の際は2000℃近い高温に機体はさらされます。その中でも耐えることができる材料が必要なのです。耐熱材料に関しては研究が盛んにおこなわれており研究成果が期待されています。

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宇宙往還機に関する講義のあとはまとめとして試験を実施しました。
次回は航空機パートに戻り上昇性能の計算を行います。



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●ロケットの推力は?  ~航空宇宙機設計 #6~

 6回目の授業ではロケットの推力などの計算方法を学び、演習を行いました。

 ロケットエンジンはガスを高速で噴射することで、その反作用として推力を生み出します。そのエンジンの性能を議論する際に用いられるのが比推力Ispです。比推力は「単位重量の推進剤で単位推力を発生させ続けられる秒数」という意味があり、実は航空機パートで出てきたSRの逆数です。
 また、ロケットというのは「必要なΔVを与えるシステム」であり、ΔVは衛星を所定の軌道に乗せるために必要な速度の変化のことです。一般に衛星は軌道を変更する際、様々な方法でΔVを与えています。
 そんな宇宙工学の分野において重要な、比推力とΔVの求め方を学んだあと、実際に演習問題で理解度を確認しました。

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 次回は宇宙往還機についての講義と、宇宙機パートのまとめとしてテストを行います。


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