| Project/Area Number |
19K04852
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology (2020-2021)
Japan Aerospace EXploration Agency (2019) |
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Principal Investigator |
Kitagawa Koki 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10575476)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 液体酸素 / 再生冷却 / 熱伝達 / 二相流 / ノズル / 熱流束 / 気化 / 再生冷却ノズル / 高熱流束 |
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| Outline of Research at the Start |
固体の燃料と液体の酸化剤を用いたハイブリッドロケットエンジンにおいて酸化剤である液体酸素を気化した上で、旋回流として燃焼室に噴射することで、高効率な推進力が得られる。気化方法として、液体酸素気化再生冷却ノズルを提案しており、そのノズルの詳細設計および実用化のために必要な精度の高い液体酸素気化再生冷却ノズルの設計に使用できる実用的な熱伝達評価式を構築することが目的である。管の両端に電圧を印加し、ジュール加熱によって管内を流れる液体酸素を加熱できる熱伝達特性計測実験システムを構築し、細管内の亜臨界圧力領域・高熱流束条件下での相変化を伴う沸騰状態での液体酸素流の熱伝達特性を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
The author has succeeded in developing a heat transfer characteristic measurement experimental system to clarify the heat transfer characteristics of a liquid oxygen flow under high heat flux conditions, which is a thin tube simulating a regenerative cooling nozzle of a hybrid rocket. As a function verification test, cold flow tests and a tube unit heating tests were conducted, and the characteristics of the measurement system were understood. Liquid oxygen heat transfer characteristic measurement experiments were carried out. A calculation method to estimate heat transfer characteristics from experimental data was constructed, and the heat transfer coefficients were estimated. By comparing with the heat transfer coefficient obtained from the existing heat transfer correlation equation, it was clarified that there is a difference in the phenomenon.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ハイブリッドロケットは、本質的非爆発性の画期的な推進システムであり、来る高頻度宇宙輸送時代の輸送システムに適している。実用化のためには、液体酸素を気化した上で、旋回流として燃焼室に噴射し、高効率な推進力を得ることが不可欠である。本研究では、液体酸素の熱伝達特性を明らかにし、システムを開発するために必要な液体酸素気化に関する基礎データを蓄積することができた。この結果は、ハイブリッドロケット実用化の促進に貢献するものであり、将来的には宇宙開発の発展につながる。
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