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A series of reforecast experiments using the ensemble prediction system of the Meteorological Research Institute is conducted to reveal the predictability and downward influence of a reflection event of stratospheric planetary waves in February 2014, which recorded the highest level of the downward propagation of the wave activity. The reflection is predictable from at least 7 days in advance. It is found that the skill of forecasts with a prediction period around the predictability limit crucially depends on whether planetary waves are reflected or absorbed in the stratosphere. Composite analyses also reveal that the persistence of the tropospheric wave source in the eastern hemisphere is a key in determining the propagating property of stratospheric planetary waves. When the reflection occurs in association with a weak persistence of the wave source, the subsequent downward propagating wave from the stratosphere enforces anomalous tropospheric circulation in the western hemisphere.

Predictability characteristics of the wintertime stratospheric polar vortex are examined through the systematic error and the ensemble spread of the predicted north polar temperature by the operational 1-month ensemble forecast of the Japan Meteorological Agency during 7 winters. It is revealed that in early winter, the systematic error has significantly large positive values due to the underestimation of the equatorward propagation of planetary waves in the stratosphere. The estimated predictable period based on the ensemble spread according to Lorenz (1982) attains a maximum in early winter (more than 30 days) and gradually decreases with the seasonal march.

近年の観測的研究によって，成層圏から対流圏へ下方伝播するプラネタリー波が異常気象の発生に重要な役割を果たしていることが明らかになった。ここでは，JRA-25/JCDAS再解析データと気象庁より提供された1ヶ月アンサンブル予報データを用いて，プラネタリー波の下方伝播が生じるときの，帯状風構造の特徴について詳しい解析を行った。その結果，下方伝播が生じるときの帯状風構造は，成層圏上層の西風鉛直シアーの大きさと，成層圏中層の西風の強さによって3つのタイプに分類できることがわかった。また，これらの帯状風構造について，成層圏における反射面の存在がプラネタリー波の下方伝播と関連していることがわかった。, Recent observational studies have revealed an important role of downward propagation of planetary waves from the stratosphere for the occurrence of anomalous weather. In this study, the meridional profile of zonal-mean zonal winds which is preferable for the downward propagation of planetary waves is examined using JRA-25/JCDAS dataset and 1-month ensemble forecast dataset provided by the Japan Meteorological Agency. It is found that the meridional profile is classified into three groups by the strength of westerly shear in the upper stratosphere and zonal-mean zonal winds in the middle stratosphere. It is also revealed that the existence of the reflection surface in the stratosphere is related to the downward propagation of planetary waves for these three groups.

これまで東京薬科大学において、航空機を用いた成層圏、対流圏での微生物採集実験が行われ、紫外線耐性をしめす細菌株が単離された。しかし、その採集は航空機を用いているために12km以下に限られていた。そこで、東京薬科大学と宇宙科学研究本部の共同で大気球を用いた微生物採集実験を行った。成層圏でろ過したフィルターから微生物株を単離することができた。, The microorganism sampling experiment of the stratosphere and the troposphere was conducted by using the airplane by Tokyo University of Pharmacy and Life Science. The bacteria with high ultraviolet resistance have been isolated from stratosphere and the troposphere. However, the highest altitude of the sampling was limited to about 12 km. In this work, collaborative sampling experiment of ISAS and Tokyo University of Pharmacy and Life Science was conducted to collect microbes at the atmosphere in a higher stratosphere. The microbes were filtrated with ultra-membrane filter at high altitude using balloon and the filters were placed on the medium. Several strains of microbes were isolated., 資料番号: AA0063732005, レポート番号: JAXA-RR-07-009

気球搭載型超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(BSMILES: Balloon-borne Superconducting SubMIllimeter-wave Limb-Emission Sounder)は、成層圏中の微量分子を観測する有用な装置である。2006年9月4日、成層圏中のHO2の日変化の観測することを目的に、BSMILESによる第3回目の放球実験が行われた。BSMILESには直径300mmのオフセットパラボラアンテナ、液体ヘリウム冷却の630GHz帯超伝導受信機、音響光学型分光計、3軸光ファイバジャイロなどが搭載されている。BSMILESはB200型気球により放球され、高度約37.9kmにおいてオゾンや微量分子の観測を行い、観測終了後海上回収された。, A Balloon-borne Superconducting SubMIllimeter-wave Limb-Emission Sounder (BSMILES) is powerful tool for observations of stratospheric minor constituents. The third flight experiment of BSMILES was conducted on September 4, 2006 to observe diurnal variation of HO2. BSMILES carries an offset parabolic maim reflector with a diameter of 300 mm, a 630 GHz-band SIS (Semiconductor Insulator Semiconductor) mixer cooled by liquid helium, an acousto-optical spectrometer, and three-axes fiber-optic gyroscope. The gondola was lifted to an altitude of about 37.9 km by a balloon of 200,000 cu m in volume. The system operated properly and emission line spectra of O3 and minor constituents were measured. The system was retrieved from the sea after the observation., 資料番号: AA0063732004, レポート番号: JAXA-RR-07-009

1998年から数回にわたり東京薬科大学による航空機を用いた成層圏、対流圏での大気中粉塵のサンプリングが行われ微生物の採取が行われた。その結果、大気圏上空では地上で採取した菌よりもより強い紫外線耐性の菌が多く存在していることが明らかとなった。しかし、航空機を用いた実験では飛行高度の限界が12kmであった。それ以上の上空にはより紫外線に強い菌の存在が予想される。そこで、より高高度での観測と長時問の大気採集が可能にするため大気球を用いた成層圏における微生物採集実験が計画された。宇宙科学研究本部では微生物採集装置の開発、製作を行い気球に搭載して微生物採集実験を行った。本論では新採集装置の開発、製作、本装置を使用した計2回の微生物採集実験の飛翔結果について報告する。, The microorganism sampling experiment of the stratosphere and the troposphere was conducted by using the airplane by Tokyo University of pharmacy and life science. As a result, the bacterium of a strong ultraviolet rays tolerance exists in the stratosphere compared with the bacterium sampled on the ground. However, limit flight altitude of an airplane is about 12 km. Therefore, to sample the atmosphere in a higher stratosphere, the balloon experiment of ISAS and Tokyo University of pharmacy and life science was planned. The device to sample the thin atmosphere was jointly developed. This paper deals with newly developed thin atmospheric sampling device to take microorganism. At first the design concept of this new sampling device is explained in detail. Then the actual device construction and some result of its flight are described., 資料番号: AA0049046006, レポート番号: JAXA-RR-05-012

Launching a large balloon at a limited launching field is a long standing subject in Japan. The volume of the largest balloon ever launched successfully was 200,000 cubic meters. This type of balloon was firstly launched in 1973. A larger balloon with a volume of 500,000 cubic meters was tried to launch in 1980; however it did not succeed because of burst during the ascending phase. For launching a large balloon with a total lift more than 1 ton, the static launching method, we have used for more than 20 years, has several weak points that may result in failure. We developed a semi-dynamic launching method using a new launcher, which is fixed on the ground and has a freedom of rotation around the vertical axis and an elevation system up to 5 m, as well as a leap-up spooler system for holding a balloon bubble, in 1999. We have launched several balloons using the method. In 2003, a balloon with a volume of 500,000 cubic meters, which was made of polyethylene films of 20 micrometers in thickness, was successfully launched with the semi-dynamic launching method. It is the largest balloon ever launched in Japan., 資料番号: AA0049057001, レポート番号: JAXA-SP-05-011

第45次南極地域観測隊行動の一環として、南極昭和基地においてクライオジェニックサンプラー回収気球実験が実施された。実験は2回実施され、2003年12月26日と2004年1月5日にそれぞれ気球が放球され、高度10kmから30kmにおいて成層圏の大気サンプルを採取することに成功した。大気サンプルの採取が終了した後、観測器はパラシュートによって海氷上に着地し、無事にヘリコプターで回収された。日本に持帰った後にサンプル容器の内圧を計測したところ、採取された成層圏大気サンプルの量は、9〜18L(STP)であり、さまざまな大気成分の分析をするために十分な量のサンプルが得られていた。今後進められる分析の結果を、1998年の実験結果と比較することにより、南極成層圏における大気成分の長期変動などが明らかにされるものと期待される。, Balloon-borne cryogenic samplers were launched from Japanese Antarctic Station, Syowa, on December 26, 2003 and January 5, 2004 by the 45th Japanese Antarctic Research Expedition team. Stratospheric air samples were successfully collected at 11 different altitudes from 10 to 30 km. After air sampling, the cryogenic samplers descended using a parachute and landed safely on sea ice near the station, and then they were recovered by using a helicopter. By measuring the pressures of air samples collected, it was found that their amounts were 9 to 18 L(sub STP), which are enough to analyze many atmospheric components. It is expected that long-term variations of the atmospheric components in the Antarctic stratosphere are elucidated by comparing the present analysis results with those of a similar measurement made in 1998., 資料番号: AA0048133006, レポート番号: JAXA-RR-04-015

2003年8月30日、成層圏中のO3、ClOを観測することを目的に、気球搭載型超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(BSMILES)の放球実験が行われた。BSMILESには直径300mmのアンテナ、650GHz超伝導受信機(SISミクサ)、音響光学型分光計(AOS)が搭載されている。観測中システムは正常に動作し、O3、ClOの放射電波スペクトルを得ることが出来た。観測終了後、機器は海上回収された。, A balloon-borne superconducting submillimeter-wave limb-emission sounder (BSMILES) was launched to observe stratospheric O3, ClO on August 30, 2003. An antenna with a diameter of 300 mm, a 650 GHz-band SIS mixer, and an acousto-optical spectrometer are carried in BSMILES. The system operated normally and emission line spectra of O3 and ClO were obtained. Marine recovery of the system was carried out after the observations., 資料番号: AA0046714006, レポート番号: JAXA-RR-03-001

音響光学素子を用いて、太陽吸光法により成層圏の大気微量成分を測定するための新しい分光器を開発した。分光器の主な構成は、音響光学素子、音響光学素子に印加する高周波を作る高周波発信機そして光検出器としての光電子増倍管である。重量は4.0kg、消費電力は5.0Wである。本分光器の分光波長範囲は410〜460nm、波長分解能は0.85nmである。2002年9月12日三陸大気球観測所において、本観測器を搭載し成層圏NO2を観測する気球実験が行われた。実験は成功し、解析の結果、高度30kmで3.0x10(exp 9)cm(sup -3)のNO2密度ピークがあることがわかった。この結果は衛星UARSに搭載されているHALOEによって本実験の10日後に観測されたNO2高度分布と非常に良く一致していることがわかった。, A spectrometer has been developed that uses an acousto-optic tunable filter (AOTF) to measure minor constituents of troposphere and stratosphere by sun light absorption. The spectrometer consists of an AOTF, an RF generator to drive the AOTF and a photomultiplier to detect the light selected with AOTF. The weight of the instrument is 4.0 kg and power consumption is 7.0 W. A wavelength range to be scanned by spectrometer is 410 to 460 nm, and resolution of wavelength is 0.85 nm. A balloon (BT5-21) which accommodates the newly developed instrument was launched to measure NO2 at Sanriku Balloon Center on September 12, 2002. The results that was obtained successfully showed that height of NO2 maximum is 30 km and NO2 maximum density is 3.0 x 10(exp 9) cm(sup -3). The value agrees quite well with that obtained with UARS (Upper Atmospheric Research Satellite) 10 days after the balloon launch., 資料番号: AA0046714005, レポート番号: JAXA-RR-03-001

上部成層圏オゾンの現場観測を目的として薄型高高度気球搭載用光学オゾンゾンデを1993年に開発した。以来, 1999年まで宇宙科学研究所三陸大気球観測所で毎年観測を行ってきた。1994年から1998年にはスヴァールバル諸島に於いても観測を行った。高高度気球搭載光学オゾンゾンデは約1kmの高度方向の分解能を有する。特に上部成層圏の30km以上, 気球到達高度42kmまでの高度範囲でこれほど細かい高度分解能でオゾン高度分布を観測する手段はこれまで無かった。これによって, 上部成層圏のオゾン高度分布の数kmスケールの構造が観測できるようになった。, We developed an optical ozone sonde on board a thin-film high-altitude balloon for an in situ measurement of the upper stratospheric ozone in 1993. Since then, observations using developed balloon-borne optical ozone sondes were performed at Sanriku Balloon Center every year until 1999. From 1994 to 1998,observations at Svalbard in the Arctic were also performed. The balloon-borne optical ozone sondes measure the intensity of solar radiation at ozone Hartley band absorption at every 30-40m in the vertical. Due to a smoothing procedure used for data analysis, the vertical resolution of obtained ozone profiles are limited to 1km. Before this balloon-borne optical ozone sonde technique was developed, there was no method to obtain a few kilometer scale ozone vertical distribution structure in the altitude range from 30 to 40km or above., 資料番号: SA0167156000

水素酸化物は, 中層大気においてオゾンの消滅反応に強く関わっているが, その測定は大変難しいためあまり行われておらず, その理解が進んでいない。一方オゾンに間しては, '80年代よりモデル計算結果が観測値より20∿40%も少ないというオゾン不足問題が存在している。 このような背景のなか, 水素酸化物の生成源である水蒸気の観測をロケットから行った。観測は1998年1月25日17 : 35に宇宙科学研究所鹿児島宇宙空間観測所において行われ, 成層圏の水蒸気密度分布を求めることに成功した。また, 同じロケットに搭載された紫外放射計と地上からのミリ波測定によりオゾンのデータが得られた。, Although hydrogenoxide is closely concerned with the destruction of ozone in the middle atmosphere, its behavior is unknown because of diffculty in observati on. 0n the other hand, there still remains so-called'ozone deficit problem' that the ozone density by the numerical simulation is 20 to 40 percent smaller than that by the observation. On the background like this, we observed water vapor in the middle atmosphere, which is the source of hydrogenoxide, by a sounding rocket. The sounding rocket S-310-27 was launched from Kagoshima Space Center at 1735 JST on January 25,1998,and we succeeded in the observation of stratospheric water vapor., 資料番号: SA0165972000

南極域の成層圏における温室効果気体やその同位体の鉛直分布を求めるために, 昭和基地における大気球を用いたクライオジェニックエアーサンプリング実験が1992年に計画された。昭和基地における過去10年間の高層気象観測データを用いて, サンプラー回収の可能性に関する検討が行われ, 実験の実現性が高いことが明らかになった。その後, 小型ゴム気球を用いた予備実験が1995年から1997年にかけて昭和基地で実施され, グラブサンプラーなどのすべてのペイロードがヘリコプタによって回収された。また, 本実験用にクライオジェニックサンプラーやテレメーターシステムおよび日本と昭和基地間の情報交換システムの開発が行われた。さらに, 開発されたクライオジェニックサンプラーを用いたテスト飛揚が日本の三陸で1996年に, さらにスウェーデンのキルナで1997年に実施され, 両者とも成功させることができた。大気球を用いたクライオジェニックエアーサンプリング実験は1998年1月3日に昭和基地で実施された。高度10∿30km間で大気採集が実施された後, サンプラーはリュツォホルム湾に着水し, 1月6日に砕氷艦しらせによって無事回収された。本論文ではこの実験に用いられた機器や液体ヘリウムおよび基地の設備について, また実験の経過について説明する。, In order to elucidate the vertical distribution of greenhouse gases and the isotopic compositions in the antarctic stratosphere, an experiment of balloon-borne cryogenic air sampling over Syowa Station were planned in 1992. A feasibility study for recovering a sampler was made by using the last 10 years of aerological data obtained at the station. We have confirmed that the experiment would be possible to achieve. Preliminary experiments were made every summer between 1995 and 1997 at the station using small rubber balloons and simple payloads such as radio buoys and grab samplers. All the payloads landed on the sea ice or the antarctic continent and recovered by helicopters. Development of a cryogenic air sampler, a telemeter system of the sampler, and a communication system between Japan and the station have also been made. Test flights of the newly developed sampler were successfully made at Sanriku, Japan and Kiruna, Sweden in 1996 and 1997,respectively. The cryogenic air sampling experiment was performed on January 3,1998 at the station using a large balloon. Air samples were collected between 10 and 30km. The sampler landed in Lut zow-Holm Bay and recovered by the ice breaker "Shirase" on January 6. In this paper, we describe the instruments and the liquid helium used for the experiment, the station facilities, and how we managed the experiment., 資料番号: SA0167145000

大気中における物質の混合、分子拡散の数値解析を行うためにその基礎となる方程式系、すなわち運動方程式、エネルギー式、連続式、拡散方程式などを導き、それらの方程式の回転座標系表示をした。そのさい、各運動方程式がテンソル量であることを利用して一般曲線座標表示式を導き曲面座標表示式を導いた。, Basic system of equations of mixing and diffusion of particles, i.e., equations of motion, energy equation, continuity equation and equations of mixing of particles are derived in the rotational coordinate system, in order to analyze mixing of the molecules in the stratosphere, particularly in the mesosphere. Taking into consideration the character of the tensor of equations, the equations are given in the form of the curvilinear coordinate system, and then transformed into the spherical coordinate system., 資料番号: AA0001436000, レポート番号: NAL TM-720

クライオサンプリング装置を大気球に搭載し, 1985年から1995年までの期間, 日本上空において成層圏空気の採集を実施した。得られた試料空気を分析することにより, 温室効果気体として重要なCO_2,CH_4,N_2Oの濃度およびCH_4のδ^Cの鉛直分布を明らかにした。CO_2濃度は, 圏界面付近から20∿25km以上の等濃度層まで, 高度と共に急速に低下し, その差は4∿8ppmvであった。しかし, CO_2濃度が減少する層や等濃度となる高度は一定しておらず, その原因は, 成層圏下部での極側への大気輸送が年や季節によって異なること, あるいはジェット気流付近での大気の鉛直混合にあると考えられる。等濃度層におけるCO_2濃度は年々増加しており, その平均的な増加率は1.50 (±0.04)ppmv/yearであった。CH_4およびN_2Oの濃度は, 成層圏での活発な消滅のために, 圏界面直上のおよそ1750ppbvおよび311ppbvから35km付近の550∿900および30∿70ppbvまで, 高度と共に急激に減少していた。CH_4のδ^Cは, CH_4濃度の減少とあいまって, 圏界面直上の約-47‰から35kmでの約-39‰へと高度と共に急激に増加していた。観測されたδ^Cの鉛直分布は, 主にCl原子との消滅反応に起因するものと考えられた。, Stratospheric air samples have been collected over Japan during the period from 1985 to 1995 using a balloon-borne cryogenic sampler, and then analyzed for the CO_2,CH_4 and N_2O concentrations and the carbon isotopic ratio of CH_4. The results showed that the CO_2 concentration decreased with height in an interval from the tropopause to 20-25km, and then became almost constant values above this level. The concentration differences between the lowermost part of the stratosphere and heights above 20-25km amounted to 4-8 ppmv. The lower stratospheric CO_2 showed different profiles for different measurements, probably due to annually- and seasonally-dependent poleward air transport and vertical mixing of stratospheric air near the jet stream. An average increase rate of the stratospheric CO_2 concentration was estimated to be 1.50 (±0.04) ppmv/year from the data above 20-25km. The CH_4 and N_2O concentrations decreased rapidly from about 1750 and 311 ppbv at the tropopause to 550-900 and 30-70 ppbv at 35km, respectively, due to their strong destruction through photolysis and chemical reactions. δ^C value of CH_4 increased markedly with height, from -47‰ just above the tropopause to about -39‰ at 35km, which is quite opposite to the vertical profile of the CH_4 concentration. It was strongly suggested that the destruction of CH_4 by the reaction with Cl atoms is responsible for this steep vertical profile of δ^C., 資料番号: SA0167086000

太陽エネルギーで運用される無人の成層圏プラットフォーム(SPF: Stratospheric PlatForm)飛行船の研究開発計画が1998年4月から宇宙航空研究開発機構(JAXA)で実施されている。SPF飛行船は電気通信サービスと科学的な地球観測のための新しい基盤構築に重要な役割を持っている。太陽電池(SC: Solar Cell)と再生型燃料電池(RFC: Regenerative Fuel Cells)の結合電源技術は、将来のSPF実現の研究開発の途上で解決されなければならない鍵となる技術的な問題の1つと見られる。太陽エネルギーを用いたSPF電源技術実証のための目標は、SPFフィージビリティ・スタディの後に地上研究を通して求められた。そして1kW出力RFCの地上試験モデルを作り、より詳細なデータを提供するために評価された。さらに、1kW搭載型RFCモデルモデルが設計、製作され、その後評価試験が行われた。本報告は、これまでのJAXAのRFC研究と今後の研究課題についてまとめたものである。, The R&D program of unmanned solar-powered Stratospheric PlatForm (SPF) airship has been conducted in Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) since April 1998. The SPF airship has an important role on provision of a new infrastructure for telecommunication services and scientific earth observations. For the airship development, a combined power technology of Solar Cells (SC) and Regenerative Fuel Cells (RFC) is viewed as one of key technical issues which will have to be solved on an R&D road to the SPF realization in future. The design targets for solar power technology demonstration have been definitely specified through ground-based research tasks after the SPF feasibility study, and a ground test model of 1 kW output RFC was evaluated to provide more detailed data in closed-flow RFC operations. Additionally, the onboard type RFC model of 1 kW was designed and fabricated for performance tests. This RFC model was tested, and the performance was evaluated to see the characteristics of the onboard type operation. Summarized herein are technical achievements from the RFC research in JAXA, and our future works are also described., 資料番号: AA0063939000, レポート番号: JAXA-RM-07-014

資料番号: AA0063732000, レポート番号: JAXA-RR-07-009

成層圏プラットフォーム飛行船の鍵となる技術を実証すると共に、各種ミッション試験を実施すべく、定点滞空試験機の飛行試験を実施した。定点滞空試験機は、全長68mの無人飛行船であり、遠隔操縦または自律で飛行する。試験機は合計8フライト飛行、最後の3フライトでは、自律による定点滞空飛行を実施、約900mと2kmの高度に於いて地球観測ミッションに成功、4kmおよび4km近傍の高度に於いて通信放送ミッションに成功した。本稿では、定点滞空試験機の開発および定点滞空飛行試験について:(1)プロジェクトの概要;(2)系統ごとの試験システムの構成および関連する開発試験、追跡管制系との噛み合わせ試験;(3)飛行試験計画から実施に至る、飛行試験実施作業;(4)第1段階から第3段階の各飛行の概要および系統毎の結果を含む飛行試験結果、について報告する。ハイテク膜材製の試験機船体構造は、試験期間中健全であり、安全な運用に供し得ることが確認された。熱浮力制御は、実飛行状態で海面から4kmの高度まで有効であった。定点滞空精度は設計要求内であり、飛行誘導制御則が妥当であることが確認された。以上、目的は総て達成され、定点滞空飛行試験は成功裡に終了した。, A series of flight tests was conducted with the SPF-2 low-altitude stationary flight test vehicle to demonstrate and prove key technologies for Stratospheric PlatForm (SPF) airships while conducting experiments for various missions. The SPF-2 is a 68.4 m long unmanned non-rigid airship that can fly autonomously or be controlled from its ground station through a communication link. Starting with vertical takeoff/landing flights (tethered and non-tethered) over the ground handling area, the flight test vehicle made a total of eight flights. In the last three tests, autonomous geostationary flights were made, including the successful gathering of earth environment and traffic observations at altitudes of approximately 900 m and 2 km, and telecommunications and broadcasting missions at and near 4 km. This report on SPF-2 flight tests begins with an overview of the project, followed by descriptions of: (1) the systems that constitute the vehicle; (2) various tests conducted in the course of SPF-2 development including system integration with the tracking and command system; (3) tasks undertaken from planning to testing stages; (4) flight test results in each technical field. The structure of the hull envelope, made of high-technology thin membrane materials, remained sound throughout the testing program, confirming its operational reliability and safety. Buoyancy control and thermal management were effective in real flight from sea level to 4 km altitude, and it was confirmed that the control and guidance laws were adequate. In summary, the development of the SPF-2 was successful, with the objectives fully achieved., 資料番号: AA0063454000, レポート番号: JAXA-RR-06-010

成層圏プラットフォーム飛行船の実現に向けて、推進系に係わる船体-プロペラ系の推進性能とプロペラ特性を本報告で取り上げる。船体-プロペラ系の取り扱いと、多発プロペラの効率をはじめに示した。推進性能解析では、船舶工学の手法と研究開発実績により船体-プロペラ系の相互干渉解析を実施し、船体プロペラ配置形態の推進性能を推算すると共に、プロペラによる船体干渉の様子を示した。プロペラ特性の解析では、成層圏条件で運用するプロペラにおいて、プロペラの製造実績を生かし空力と構造を解析し、プロペラの多発化および軽負荷化を検討した。また、求められる成層圏用の低レイノルズ数プロペラを設計し、その運用について検討した。検討の結果、船尾プロペラによる推進効率の向上が確認された。さらに、設計された低レイノルズ数プロペラにより、成層圏における低回転数の制限が緩和された。また、プロペラの重量軽減が成された。, The propulsion performance and propeller characteristics on hull-propellers system within the propulsion system are taken up in this paper toward the realization of the stratospheric platform airship. First of all, the efficiencies of multi-propellers were studied. Next, the mutual interference analysis of the hull-propellers system was carried out by the method of ship engineering on the propulsion performance. Furthermore, the propulsion performance of the propellers that were arranged to the hull was calculated, and the hull interference by the propellers was shown. In the end, propeller characteristics used at stratosphere were analyzed in the aerodynamics and structure. In addition multi-propellers and light loading propeller were examined. As a result, the low Reynolds number propeller for stratosphere was designed and examined for use. The improvement of the propulsion efficiency by the stern propeller was confirmed as a result of the examination. Furthermore, the relaxation of the low revolutions of propeller in stratosphere was improved by the designed low Reynolds number propeller. Also the weight reduction of this propeller was attained., 資料番号: AA0049490000, レポート番号: JAXA-RR-05-056

将来の通信・放送および地球観測などに利用する成層圏プラットフォーム(SPF)飛行船の研究開発が、1998年より文部科学省と総務省の共同プロジェクトとして進められている。2004年度までに、膜材料・構造技術の実証を主目的とした成層圏滞空飛行試験と浮力・熱制御、飛行制御技術を含む運用技術の実証を主目的とした定点滞空飛行試験が小型の無人飛行船により成功している。本稿では、これら飛行試験で行った飛行船の地上ハンドリング技術の評価・解析を通して、将来計画されている大型の技術実証機に関する地上ハンドリング技術の課題などを検討する。, Japanese stratospheric platform (SPF) R & D activities for communications, telecommunications and observations of the global environment in the future started as a joint project in 1998 between the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT) and the Ministry of Internal Affairs and Communications (MIC). In 2003, a ground-to-stratosphere flight test was carried out and successfully demonstrated membrane material and structure technologies using a small unmanned airship. In 2004, low altitude stationary flight tests were carried out and successfully demonstrated buoyancy control, thermal management, and flight control technologies using another small airship. This paper provides some explanations on the ground handling of small airships and considers ground handling technologies for a large technology demonstrator airship in the future., ISSNの誤記: 1349-1113, Incorrect ISSN: 1349-1113, 資料番号: AA0049795000, レポート番号: JAXA-RM-05-010

成層圏滞空飛行試験では、飛行船の浮力による上昇飛行を予測するためのシミュレーションモデルを開発し、これを試験機の設計・運用方法の検講と、飛行試験における浮力設定および飛行経路予測に供した。木稿では、浮力によって上昇する飛行船の基本的な特性を示すとともに、シミュレーションモデルの概略を述べ、飛行試験結果とシミュレーションとの比較を行う。, In the Ground-To-Stratosphere flight test program, a simulation model was developed to calculate the ascend flight of an airship and utilized for buoyancy management and flight path estimation as well as for the vehicle design. This paper presents fundamental characteristics of an airship ascending by buoyancy, outline of the simulation model, and a comparison between the flight data and the simulation., 資料番号: AA0048701000, レポート番号: JAXA-RR-04-033

成層圏プラットフォームの研究の一環として、2003年度、茨城県日立市日立港およびその周辺で、成層圏滞空飛行試験を実施した。本報告では成層圏滞空試験機のシステム設計および解析全般、材料・構造関連の試作試験、スケールモデルなどを使用した屋外試験を含む開発試験、さらに開発途上、試験準備中での設計変更など、飛行実験開始前までの内容について報告する。, A non-powered airship flight test from ground to stratosphere (GTS) was carried out in a pier area of Hitachi in August 2003 for technical verification of membrane-structured vehicle. It was the first flight test for the stratospheric platform (SPF) airship development. In this report, some results and knowledges of system design and analysis of GTS, tests of materials and structures for envelope with GTS and SPF, sub- or full- scale model tests for analysis of thermal or buoyancy simulation or utilization of parachutes, engineering design changes of GTS in the development period are described., 資料番号: AA0048463000, レポート番号: JAXA-RM-04-014

成層圏プラットホーム飛行船は、高度20kmの成層圏へ到達させるため、高・低温度環境、熱衝撃サイクルや直射日光による紫外線暴露などを受ける。飛行船の主構造材料には、軽量・高強度な膜材料が候補に挙げられ、これらの環境下における基礎的な強度特性データの取得が求められている。本報告においては、膜材料のひずみ計測を検討するため、ビデオ式非接触伸び計の導入と従来のひずみゲージ法の両者を比較した。次にこのビデオ式非接触伸び計を採用して、飛行船の膜材料について重要な高温(最高80度Cまで)における引張強度と接合強度の温度依存性、荷重・ひずみ線図、および膜材の破壊挙動などを調べた。, Materials ideal for use in pressurized non-rigid airship envelopes would have the following properties: 1) High strength to weight ratio, 2) Resistance to environmental degradation, 3) High tear resistance, 4) Low helium permeability, and 5) Strong, reliable joints not subject to creep. For the stratospheric airship platform, the temperature environment is estimated to be from - 80 deg to 80 deg (maximum under solar cell layer). There has been a need therefore for basic strength data recorded under these conditions. In this report, the validity of the video extensometer was evaluated by comparing it with the strain-gage method for the use of envelope material tests at high temperature. Tensile strength and overlap joint strength tests were then conducted at 20 (RT), 40, 50, 60, and 80 deg. The stress-strain relationship and fracture properties for envelope materials were investigated., 資料番号: AA0045944000, レポート番号: NAL TR-1457