空気抵抗の原因となる乱流境界層

乱流の発生過程である層流から乱流への遷移やそれを支配する流れの不安定性を主に調べています。これは、次世代輸送機の重要な空力課題である摩擦抵抗低減や騒音低減を目指す上で重要な基礎研究です。

流体機械の設計において、設計問題の知識獲得を目的とし、大域的に設計空間を探索できる遺伝的アルゴリズムを用いています。現在では解空間を近似する手法を取り入れ、計算量の低減を図ることのできる設計システムを提案しています。航空機等の性能評価には、コストの低いコンピュータシミュレーションを用いてきましたが、近似手法の導入によって、風洞試験模型への適用も行っています。

MHD自然対流の温度分布

航空宇宙工学に関わる流体現象の数値シミュレーションや流れ場と電磁場の相互作用に関する研究を行います。対象は、電磁流体、外部磁場下における気液二相流、温度場や濃度場における自然対流、回転場における流体現象など様々です。

チタン、アルミニウム、マグネシウム等、航空宇宙分野で使用される軽金属材料の強度、延性向上に関する研究を行っています。また金属材料を発泡させることによる超軽量のポーラス金属の開発など、新材料の創製にも取り組んでいます。

超高温加熱を受けた耐熱複合材パネル

航空機やロケット・衛星においては極限までの軽量化と高信頼性が要求されます。その要望に応えるため、複合材料に関する強度や非線形挙動、損傷進展、及び構造と流体の連成振動等の先進的な研究を、数値解析と実験的アプローチにより行っています。

スマートセンサ・スマートアクチュエータを
埋設したスマートボード

未来型航空機構造物として注目されている「スマート構造物」の静粛化に関する研究を行っています。また、宇宙構造物は軽量で柔軟な特性を有していますので、それに特化した静粛化制御技術を開発する必要があり、そのための研究を進めています。

宇宙ロボットの運動

最近問題になってきているスペースデブリや故障衛星を自律的に捕獲回収することを目的とした、フリーフライング宇宙ロボットの力学、制御、画像処理を含む知能化に向けた研究を行っています。

イオンロケットビーム噴射実験

電気推進ロケットを中心とするプラズマを利用した宇宙推進機および宇宙でのプラズマの工学的応用、それらが搭載される宇宙システムについて研究しています。

ハイブリッドロケットの
打ち上げ実験

水素に関わる燃焼現象の解明とＵＭＧＴ及び超小型水素ガスタービンシステムの構築、高性能ハイブリッドロケットエンジンの開発とこれらのエンジン内燃焼機 構の解明、星や金星、木星など大気が存在する惑星上で作動できる燃焼反応を利用した推進機関などについて研究しています。

ジェットＶＴＯL機モデル実験

航空機の主要な推進機関となっているジェットエンジン内部の亜音速、遷・超音速流れの研究、さらに将来のジェットVTOL旅客機実現をめざした新形式推進システムの空力的特性について研究を行っています。

日野キャンパス周辺の
ＳＡＲ観測画像
（ＪＡＸＡ、ＮＩＣＴ提供）

福地研究室は、航空宇宙を舞台にした情報通信や計測などの電磁波利用システムについて地球環境の計測技術など今すぐに役立つシステムから、有人宇宙時代に 備えた情報通信技術など将来を見据えたシステムまで種々の研究を進めています。具体的には、マイクロ波合成開口レーダによる都市環境、地球環境の把握に関 する技術、次世代のミリ波大容量衛星放送システムの要素技術について多くの外部機関と連携して研究を進めています。

　超小型衛星や宇宙展開構造物、それらのアーキテクチャやソフトウェアなど革新的なシステム／要素技術、それらを用いたミッション提案などについて研究・開発を進め、宇宙への敷居を下げ、宇宙をより身近なものとすることを目指します。

人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙機に関するトライボロジーを研究してい る。超高真空中における固体潤滑剤の摩擦摩耗メカニズムの解明や宇宙用機構に対するロケット打上げ振動の影響評価などの基礎研究から、ホイール／ジャイロ 用高精度ベアリングの高速安定性に関する動特性解析やロボットアーム関節部に使用される減速機構の潤滑メカニズムの解明などの実用研究までを行っている。 多くの研究は、宇宙航空研究開発機構における宇宙機器の開発と連携して進めている。

【次世代運航システムの研究】
航空輸送の安全性と利便性の向上に資するために必要な技術の研究を行っています。航法衛星を利用した次世代航法システムの開発、自由な運航を実現するためのコックピット統合表示装置や自動経路生成アルゴリズムの研究、シングルパイロットを可能にする自動飛行システムの実現、乱気流による事故をなくすための風計測ライダや乱気流同定アルゴリズムの開発などが主な課題です。

レーザリモートセンシング。特に、大気環境をパルスレーザ光により測定するライダー（レーザレーダとも言われる）装置の開発を行なっている。将来の衛星搭 載ライダー開発を目指して、風分布を観測するためのコヒーレントドップラーライダーや温暖化ガス測定用の差分吸収ライダーの研究をおこなっている。また、 大気中エアロゾル分布、エアロゾル分布、温度分布等を地上から測定するためのライダー装置による観測研究も行なっている。

電気や化学エネルギを利用した宇宙用ロケットの動作特性解明と性能向上に関する研究

流体摩擦抵抗を低減する手法の確立を目指して，境界層流れの乱流遷移メカニズムと層流と乱流状態間の界面構造について研究

分布定数系構造物の振動・騒音制御、特に知的適応構造物における波動制御法に関する研究

電磁浮遊炉内で無容器浮遊する高温メルト

電磁浮遊炉やドロップチューブ法，小型ジェット機の放物線飛行による微小重力環境などを利用すると，高温の溶融金属を，無容器浮遊させることが可能です。 これらの無容器プロセスの特徴である，大過冷却や不純物の混入回避を利用して，新しい高性能機能材料開発や，高温融体の正確な熱物性測定を行っています。

ガスタービンやロケット、パルスデトネーションエンジンにおける燃焼現象の解明と利用に関する研究

テザーを用いた小惑星
サンプルリターンイメージ

衛星や宇宙機をひも状の構造物「テザー」で繋いだ、宇宙テザーシステムの力学と制御に関する研究を行っております。数値解析に加え、2次元で宇宙機の運動を再現する小型宇宙機模擬装置による展開実験や宇宙テザー展開装置の開発などを行っております。