| Project/Area Number |
19J21437
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西井 啓太 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 宇宙推進機 / 水 / グリーンプロペラント / ハイブリッドロケット / マグネシウム / 金属燃焼 / 発光分光 / 凝縮燃焼生成物 / レジストジェットスラスタ |
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| Outline of Research at the Start |
現在その利用の幅が爆発的に拡大する超小型人工衛星であるが，今後，大推力が要求されるミッションに用いることが検討されている．超小型衛星に搭載される推進機の例は少ない上，大推力推進機の例はほぼない．その理由として超小型衛星の容積の小ささと求められる安全性の高さが挙げられる．
本研究では安全性が極めて高い水を酸化剤とするハイブリッドロケットを提案し，基礎的な燃焼反応の観測から推進機としての開発までを行う．水は高い安全性に加え，搭載時に常圧で液体状態であるために簡素な構造で高い充填率を達成できるメリットも持つ．さらに水は宇宙での入手可能性が示唆されており，将来的な宇宙開発への応用の期待も高い．
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学エネルギーを用いた新しい推進機（本研究の根幹）を提案し，実用段階まで開発をすすめることで，小型衛星の利用の幅が広がることが期待される．前年度では，ワイヤ供給型推進機のフィージビリティ・スタディを行った．また，燃焼ガス内に存在する凝縮性酸化物の計測を行うべく，レーザー工学系及び，バンドパスフィルタを介したハイスピードカメラによる測定系を構築した．
本年度では，プレート型マグネシウムを燃焼させ，その燃焼場から発せられる自発光を観測した．自発光は分光器及びバンドパスフィルタを介した光速度カメラによって撮影され，燃焼物質の励起光と凝縮燃焼生成物の温度観測に用いられた．また，燃焼場にレーザーダイオード光を照射し，透過率を観測することで，燃焼場に存在する凝縮燃焼生成物のおおよその生成状態を確認した．
上記の結果，水の燃焼によって生成される凝縮燃焼生成物は燃料付近に非常に多く堆積した．その理由は沸点に比べて低い測定温度と表面酸化反応の進展によることが明らかにされた．また，その堆積物が生成物の拡散を阻害することで，さらに大きな堆積物へと成長することを透過光測定で明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
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[Presentation] , Y. Mannami, M. Akiyama, M. Murohara, H. Koizumi and K. Komurasaki, "Experimental Study on Bulk Metal Water Combustion for Small Spacecraft Propulsion," AIAA Propulsion and2020
Author(s)
K. Nishii , Y. Mannami, M. Akiyama, M. Murohara, H. Koizumi and K. Komurasaki, "Experimental
Organizer
Water Combustion for Small Spacecraft Propulsion," AIAA Propulsion and Energy 2020 Forum, 24
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