首都大学東京 システムデザイン学部・システムデザイン研究科

高速飛翔体周りの空気力学に関する研究および光学計測法の開発

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。

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。

角柱後流から
放射される空力音 

静粛性は、摩擦抵抗の低減（燃費の向上）とともに、次世代航空機に求められる主要な技術課題です。ここでは、流れから発生する空力音の発生メカニズムの解明とその制御について、風洞実験と高精度数値シミュレーションの両面から調べています。

環境に優しい高性能ハイブリッドロケットエンジンの開発およびエンジン燃焼機構の解明、分散型発電システムや自立型ロボットの電源として有望視される超小型ガスタービン用燃焼器の開発研究、民生用低NOx水素燃焼器やデトネーション燃焼器における現象の解明および燃焼方式の確立、などに取り組んでおります。

高周波プラズマ電子源作動実験

 現状、宇宙空間にはガソリンスタンドはありません。このため、宇宙機の運用では、いかに効率良く燃料を使って前に進むかが重要です。宇宙空間で効率良く進むためには、高速で燃料を後方に噴射する必要があります。この「高速で噴射」するために電気の力を用いたものが電気推進機です。代表的な電気推進機として、小惑星探査機「はやぶさ」に搭載されたイオンエンジンがあります。私は、イオンエンジンをはじめとした電気推進機の性能および信頼性向上に関する研究を行っています。

最近では特に、

1. 大推力電気推進機用の大電流電子源の研究
2. イオンエンジンおよびホールスラスタの寿命評価数値解析技術の研究
3. パルスプラズマスラスタをはじめとした小型衛星用の電気推進機の研究
4. 化学推進機へのプラズマの適用研究

を行っています。

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。

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。

現在のある一日の航空機の運航の様子

衛星測位と航空通信・監視技術の発展により航空交通システムはこれから大きな変革を迎えます。洗練された航空交通管理手法を明らかにし、さらにそれを世界の空で実現することが目標です。四次元航法・自律間隔維持・軌道最適化などの研究テーマに取り組んでいます。

(c)東京工業大学

主に次期ソーラーセイルや太陽発電システム、デオービットセイル等の大型宇宙構造物の構築技術に関する研究を行っています。その柔軟で軽量な基本構造（例えば写真）について、動特性向上に注目した構造最適設計に関する研究、基本構造同士の結合技術に関する研究、さらには電波天文衛星のような大型柔軟構造物のガタに起因する非線形振動特性の解明など、実際の宇宙プロジェクトで問題となっている課題に取り組んでいます。

オープンモジュラー・アーキテクチャを
実現するパネル展開型超小型衛星
（提供：東大阪宇宙開発協同組合・東京大学）

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。

航空機・宇宙輸送機のエアフレーム設計、システム統合設計とそれに用いる数値計算や最適化法について研究しています。