『宇宙機の熱設計』(大西晃他編)細目次

『宇宙機の熱設計』(大西晃他編)細目次

 まえがき

  第Ⅰ部 基礎編

第1章 宇宙機の熱設計とは
 1.1 宇宙機
   1.1.1 役割と構成
   1.1.2 宇宙機の種類
 1.2 搭載機器の機能と搭載例
 1.3 軌道と熱設計
   1.3.1 軌道の定義
   1.3.2 軌道高度と熱設計の考え方
 1.4 熱設計に求められること

第2章 熱環境と宇宙環境
 2.1 惑星近傍の熱環境
   2.1.1 地球近傍の熱環境
   2.1.2 地球以外の惑星近傍の熱環境
 2.2 中性ガス環境
   2.2.1 地球の大気構造
   2.2.2 地球以外の惑星大気構造
 2.3 放射線
   2.3.1 地磁気捕捉荷電粒子放射線
   2.3.2 銀河宇宙線
   2.3.3 太陽フレア
 2.4 紫外線
 2.5 空力加熱とリエントリ
   2.5.1 打上げ時の外部熱環境
   2.5.2 フェアリング加熱率の予測法
   2.5.3 再突入(リエントリ)
 2.6 宇宙プラズマと帯電放電現象
   2.6.1 宇宙プラズマ環境
   2.6.2 表面帯電放電

第3章 宇宙における伝熱現象
 3.1 ふく射伝熱
   3.1.1 吸収、反射、透過
   3.1.2 ステファン・ボルツマンの法則
   3.1.3 プランクの法則
   3.1.4 ウィーンの変位測
   3.1.5 キルヒホッフの法則
   3.1.6 鏡面と拡散面
   3.1.7 放射照度
   3.1.8 黒体系のふく射伝熱
   3.1.9 灰色体系のふく射伝熱
 3.2 伝導伝熱
   3.2.1 熱伝熱
   3.2.2 フーリエの法則
   3.2.3 熱伝導方程式
   3.2.4 一次元定常熱伝導
   3.2.5 接触熱抵抗
   3.2.6 熱通過率
   3.2.7 多層平板での熱伝導
   3.2.8 ハニカムパネルの実効熱伝導率
 3.3 対流伝熱
   3.3.1 対流による伝熱現象
   3.3.2 強制対流と自然対流
   3.3.3 対流熱伝達率
   3.3.4 強制対流熱伝達式
   3.3.5 自然対流熱伝達式

第4章 熱制御技術の基礎
 4.1 ふく射制御
 4.2 熱伝導制御
   4.2.1 サーマルダブラ、サーマルストラップ
   4.2.2 サーマルフィラー
 4.3 流体制御
   4.3.1 ヒートパイプ
   4.3.2 ループヒートパイプ
 4.4 断熱制御
   4.4.1 伝導断熱
   4.4.2 ふく射断熱
 4.5 ヒータ制御
   4.5.1 ヒータ制御の方式
   4.5.2 ヒータ制御の実施例

第5章 熱設計の解析と進め方
 5.1 熱設計の基本的な考え方
   5.1.1 熱数学モデル
   5.1.2 熱数学モデルの検証
   5.1.3 熱設計の温度条件
 5.2 システムの熱設計
   5.2.1 システム設計とシステム熱設計
   5.2.2 システム熱設計の解析の流れ
   5.2.3 熱数学モデルによる熱解析の流れ
 5.3 サブシステムの熱設計
   5.3.1 サブシステムの熱設計の考え方
   5.3.2 サブシステムの熱数学モデルの作成
 5.4 サブシステムのインタフェース
   5.4.1 熱的インタフェースの境界領域の考え方
   5.4.2 サブシステムのインタフェースで求められる条件
 5.5 熱解析ソフトウェア
   5.5.1 熱解析ソフトウェアの現状
   5.5.2 熱解析ソフトウェアの種類
   5.5.3 熱解析ソフトウェアの基本構成
   5.5.4 熱解析作業の流れ
   5.5.5 熱解析ソフトウェアによる解析例

第6章 熱真空試験と熱設計の検証
 6.1 熱真空試験の準備
   6.1.1 主要目的と試験項目
   6.1.2 スペースチャンバー
   6.1.3 温度の測定方法
 6.2 軌道熱入力
   6.2.1 軌道熱入力の模擬方法
   6.2.2 模擬軌道熱入力の特徴と選択方法
 6.3 サブシステムの熱真空試験
   6.3.1 サブシステム熱真空試験の目的
   6.3.2 サブシステム熱真空試験の例
 6.4 システムの熱真空試験
   6.4.1 システム熱真空試験の目的
   6.4.2 システム熱真空試験の注意事項
   6.4.3 システム熱真空試験の条件
   6.4.4 システム熱真空試験
   6.4.5 システム熱真空試験の例

第7章 熱物性の測定技術と推算
 7.1 太陽光吸収率の入射角依存性
   7.1.1 入射角依存性
   7.1.2 太陽光吸収率の測定方法
 7.2 全半球放射率の温度依存性
   7.2.1 温度依存性
   7.2.2 全半球放射率の測定方法
 7.3 固体の熱伝導率
   7.3.1 定常法
   7.3.2 非定常法
   7.3.3 熱伝導率測定まとめ
 7.4 多層断熱材の実効放射率
   7.4.1 ヒータ法
   7.4.2 ボイルオフカロリーメータ法
   7.4.3 ヒータ法とボイルオフカロリーメータ法の比較
 7.5 太陽光吸収率および全半球放射率の推算
 7.6 宇宙機を利用した熱物性測定
   7.6.1 熱量法による熱光学特性の測定
   7.6.2 分光測定による熱光学特性の測定

第8章 宇宙環境における劣化とその評価
  8.1 地上試験における劣化とその評価
   8.1.1 熱真空
   8.1.2 アウトガス
   8.1.3 紫外線
   8.1.4 放射線
   8.1.5 原子状酸素
   8.1.6 軌道上材料曝露試験
 8.2 原子状酸素
 8.3 放射線
   8.3.1 放射線のエネルギー損失およびエネルギー付与過程
   8.3.2 放射線による物性変化
   8.3.3 地上試験による模擬方法
 8.4 紫外線
   8.4.1 紫外線による材料への影響
   8.4.2 紫外線照射試験
   8.4.3 紫外線照射試験装置の例
   8.4.4 今後の課題
 8.5 実宇宙環境における劣化とその評価
   8.5.1 テレメトリ型実験
   8.5.2 回収型実験
 8.6 アウトガス・パーティクルとその影響
   8.6.1 熱設計に関係する宇宙機汚染
   8.6.2 アウトガス測定装置
   8.6.3 アウトガスレート測定装置
   8.6.4 外部汚染環境解析ソフトウェア
   8.6.5 ISS 軌道上の実宇宙環境における汚染データ

  第Ⅱ部 応用編

第9章 熱制御技術の展開
 9.1 吸収・ふく射制御
   9.1.1 COSF
   9.1.2 放射率可変素子
   9.1.3 展開ラジエータ
   9.1.4 可逆展開ラジエータ
 9.2 多孔質多層断熱材
   9.2.1 従来の多孔質材料
   9.2.2 ポリイミドフォームの多層断熱材
 9.3 ヒートスイッチ
 9.4 相変化物質
 9.5 流体制御
   9.5.1 ループヒートパイプ
   9.5.2 振動流型ヒートパイプ
   9.5.3 ポンプ流体ループ
 9.6 冷凍機
   9.6.1 単段スターリング冷凍機
   9.6.2 単段スターリング型パルス管冷凍機
   9.6.3 2段スターリング冷凍機
   9.6.4 ジュール・トムソン冷凍機
   9.6.5 断熱消磁冷凍機

第10章 熱設計の実際例
 10.1 地球周回の人工衛星
   10.1.1 地球観測衛星
   10.1.2 天体観測衛星
   10.1.3 太陽観測衛星および太陽指向天体観測衛星
   10.1.4 太陽電池ボディマウントのスピン衛星
 10.2 静止軌道の人工衛星
   10.2.1 静止軌道上の熱環境
   10.2.2 静止衛星の熱設計
 10.3 惑星探査の宇宙機
   10.3.1 熱制御材料および熱制御装置の機能・性能等の評価
   10.3.2 熱設計
   10.3.3 熱真空試験と評価
 10.4 大型展開アンテナ
   10.4.1 熱数学モデルの準備
   10.4.2 熱真空試験
   10.4.3 母船とアンテナとの熱設計の流れ
 10.5 太陽電池パドル
   10.5.1 構成と機能
   10.5.2 熱環境
   10.5.3 熱設計
   10.5.4 熱解析
 10.6 搭載電子機器
 10.7 宇宙空間露出機器
   10.7.1 太陽センサ
   10.7.2 地球センサ
   10.7.3 スタートラッカ
 10.8 バッテリ
 10.9 冷却システム
   10.9.1 「あかり」望遠鏡冷却システム
   10.9.2 ASTRO-H 搭載軟X線分光器冷却システム
   10.9.3 SPICA ミッション部冷却システム
  10.10 高温装置の熱防御~再突入飛翔体

第11章 熱設計に関わる注意事項と今後の課題
 11.1 地上環境および打上げ時の熱環境
   11.1.1 地上環境
   11.1.2 打上げ環境
 11.2 熱真空試験における注意事項と予備処置
   11.2.1 試験コンフィギュレーション、冶工具に関する事項
   11.2.2 試験計画、試験手順に関する事項
 11.3 熱設計のマージン要素
   11.3.1 熱数学モデルの場合
   11.3.2 熱真空試験の場合
 11.4 熱設計のリスクと対策
   11.4.1 宇宙機の大型化に伴う熱設計のリスクと対策
   11.4.2 低温、高温等の環境に晒される宇宙機の熱設計のリスクと対策
  11.5 熱設計に関わる今後の課題

付 録 熱物性データベース
  付.1 利用可能な材料データベース
  付.2 宇宙用材料の熱光学特性値
  付.3 原子状酸素との反応効率
  付.4 太陽光吸収率の入射角依存性
  付.5 全半球放射率の温度依存性
  付.6 太陽光吸収率の劣化
  付.7 熱制御材料の熱伝導率
  付.8 多層断熱材の実効放射率

 図表一覧
 索 引
 Summary in English
 List of Figures and Tables


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