重さ数ｋｇのナノ衛星を軌道に投入するためのドローンジェットロケット機 DJR ShindenKai Nano に脚を取り付けました。
このShindenKai Nano の全体構成は、３段ロケット式となっており、１段目はジェットエンジンと液体ロケットエンジンを搭載した航空機型の帰還可能機体であり、２段目と３段目は使い捨て型の液体ロケットエンジン推進ロケットです。
１段目ジェットロケット機体の操縦はロボットによる自動操縦となり、人が操縦しないのでドローン機体となります。
よって１段目機体には高度な自動操縦技術が必要であり、それは最近の自動運転技術やドローン制御技術とＡＩによる判断技術が必要です。
これはまだ概念構想設計なので、軌道投入までのルートやエネルギー量を概算してこのドローンジェットロケット機の基本設計を確立していきます。
＜今日の流れ＞
設計と解析を行った流体機械の結果まとめを一日行います。
重さ数キロのナノ衛星を軌道に投入するための DJR ドローンジェットロケット機を計画しています。
名前は、 ShindenKai Nano です。
地表からジェットエンジンで飛行機のように離陸して、高空に達したら機体後部の液体ロケットエンジンを噴射してさらに高度数万mの高空にと昇ります。
機体の前部には2段式のロケットが付いており、後部機体から前部２段ロケットが切り離されてナノ衛星を軌道に投入するまでの加速を受け持ちます。
後部機体を操縦するのはロボットとなり、離陸から着陸まで自動操縦となります。ロボットは風防の中に収納されます。
よってこの機体は人が操縦しないので、名前をドローンジェットロケット機DJRと呼んでいます。
離陸、巡航、着陸で使うジェットエンジンは、機体後部の左右に付いていますが、より高速とするために低バイパス比のターボファンエンジンとなっています。
＜今日の流れ＞
今日は自宅でのロケットエンジン設計の勉強です。
１人乗りで高空に上がるためのShinden型 PJR パーソナルジェットロケット機の全体構成の計画が次のように完成しました。
特徴のあるエンテ型機体に機体サイドにある２機のジェットエンジンと機体後尾にある液体ロケットエンジンの全体構成となっています。
機体両サイドのジェットエンジンは現状ターボファンエンジンですが、今後は低バイパス比ターボファンエンジンのアフターバーナー付きに変更していきます。
最終的にはラム圧利用ジェットエンジン機能も取り入れたいところであり、それらはより高速に適応するためです。
機体後尾の液体ロケットエンジンは現状は電動ターボポンプ方式ですが、液体酸素ターボポンプとケロシンターボポンプの現状電動モーターをそれぞれ最適なタービン方式へ変更する改良を行います。
このShinden型ＰＪＲパーソナルジェットロケット機の飛行時流れ解析シミュレーションも現在進行中です。
＜今日の流れ＞
今日は、あるジェットエンジン設計の最終まとめを行います。
Shinden型と呼ぶ ＰＪＲ パーソナルジェットロケット機の設計開始です。
１人乗り機体のパーソナルジェットロケット機として設計開始しており、非常に高度の高い空域に到達出来る性能を持つ航空機としています。
PJR パーソナルジェットロケット機として、エンテ型機体の後方主翼付近胴体の左右に離陸、着陸、巡航用のターボファンエンジンを付け、機体後端には高空で加速するための電動ターボポンプ式ロケットエンジンを付けています。
電動ターボポンプロケットエンジンをとりあえず機体後端に付けましたが、バッテリー重量の問題があることからターボポンプはタービン駆動に変更する予定です。
機体後部の胴体内にケロシンタンクを設け、機体前部胴体内に液体酸素タンクを設けます。
元々の震電の機体にある空気取り入れ口が存在していますが不要なので機体形状に修正を加えて行きます。
主翼面積も少々大きすぎるように思われますので、設定の飛行速度にて流体解析シミュレーションで揚力、抗力などを求め確認します。
＜今日の流れ＞
今日は修正設計関係を中心に作業します。
Kikka型二人乗りＰＪパーソナルジェット機に搭載する２５０ｋｇ推力ターボファンエンジンの断面図です。
小型軽量のＰＪパーソナルジェット機用ターボファンエンジンとして設計していて、熱効率が高く省燃費の優れたターボファンエンジンです。
＜今日の流れ＞
今日は問い合わせメールへの回答を中心とした午前中の作業と、午後は特殊な流体機械の設計を行います。
二人乗りKikka型ＰＪパーソナルジェット機の飛行時流れ解析です。
飛行時流れ解析の目的は、主に機体の抗力値を見てターボファンエンジン推力とのバランス速度を出すことです。
次が斜め前から見た解析モデル機体の解析メッシュ状態となります。
次が後方斜め上から見た機体の解析モデルの解析用メッシュ状態です。
次が解析計算後の機体廻りの流線状態です。
次が機体表面付近の等値分布を見たものです。
次が機体表面でのマッハ数分布を数値の矢印ベクトルで見たものですが、分かりづらい何だこれはというような結果表示画面となっています。
＜今日の流れ＞
今日は一日設計に集中出来ます。
二人乗りKikka型ＰＪパーソナルジェット機の全体計画です。
橘花の機体形状を一回り小さくして、二人が乗れるように風防を大きくしています。
推力２５０ｋｇのターボファンエンジンは主翼の前上部に搭載することで、エンジンの異物吸い込みを防ぎ、機体の脚を短くして乗員が乗り込み易い形状に変更しました。
二人乗りにしたことで、機体重心位置部には燃料タンクを置くことが難しくなり、乗員の前後に分けて設置しなければならなくなっています。
＜今日の流れ＞
午前中に来客があり、午後はウエブ会議が入っています。
Kikka型PJパーソナルジェット機の飛行時の流体力（抗力、応力、機体表面圧力分布など）の流体解析シミュレーション計算途中です。
次図のように、風洞的な四角い外部領域をKikka型ＰＪパーソナルジェット機解析モデルの周りに設定して、解析用メッシュが切られています。
次図が機体表面の解析用メッシュの状態ですが、細かいメッシュになっています。
この解析モデルは実際の橘花の寸法と外形形状としています。
この橘花モデルの解析状態は、機体前方から時速６００ｋｍに相当する毎秒１６７ｍ／秒の空気が流れてくることで機体の飛行状態を再現しています。
よって機体中心線での断面の速度分布の色分け表示が次となります。
次は機体解析用メッシュのワイヤーフレーム表示です。
＜今日の流れ＞
今日は午後から水力発電と地熱発電のワーキンググループの会合があり、昼からそれに出ます。
よって午前中は色々な開発設計途中のプロジェクト進行状況について担当女性エンジニアとの打合せや方針の検討を行っています。
推力２５０ｋｇのターボファンエンジンを２基搭載してみたKikka型のＰＪパーソナルジェット機の構想３次元設計です。
この構想はターボファンエンジン２基の推力が２５０ｋｇ×２基＝５００ｋｇとなり、これまでに計画しているＰＪパーソナルジェット機Kikkaの推力１５０ｋｇ×２基＝３００ｋｇよりも大きいので最終的には二人乗りＰＪパーソナルジェット機となるように計画してみています。
この機体は推力２５０ｋｇ×２＝５００ｋｇに合わせて実際の橘花の機体よりも一回り小さくなっています。
この機体に搭乗者が乗る場合には、現状の風防では小さいので現在２名の搭乗者大きさに合わせて風防形状の修正中です。
次がこの二人乗りＰＪパーソナルジェット機機体に搭載している２５０ｋｇ推力ターボファンエンジンの断面状態を近づいて見たものです。
次図も２５０ｋｇ推力のターボファンエンジンを後方から断面見たものです。
＜今日の流れ＞
今日は午後から来客が有りますが、それまでは設計を進めます。
PJパーソナルジェット機Kikkaの構想３次元図に前面図を追加しました。
前面図の追加で気にした点は、搭乗者の横幅に余裕のある機体形状です。
それともう一つの変更点として機体主翼上前方にエンジンを配置したので、主脚の長さを短くして搭乗者が乗り込み易くしたことです。
このように機体３面図の３次元設計空間への配置が出来たので次はやっと機体外面形状の設計に入れます。
機体外面形状が出来上がれば詳細構造設計に入る前に流体解析シミュレーションで速度パラメータに対する機体抗力と揚力を出して、ターボファンエンジン推力状況とのマッチングを確認します。
＜今日の流れ＞
今日は朝から外出しようかと思っていましたが、今朝４時ごろに寝たため昼前起床となり午後はどうするか考えているところです。
たぶん、自室にこもって一日が終わりそうな・・・・・
でも面白い設計を進められるから良いかなと。
