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Study on the pyrolysis of hydrocarbon hybrid rocket fuel

Research Project

Project/Area Number 22K20416
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
Research InstitutionYamaguchi University (2023)
Nihon University (2022)

Principal Investigator

Banno Ayana  山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40961735)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords急速熱分解 / ハイブリッドロケット / 固体燃料 / 熱分析 / イオン付着イオン化法 / スキマーインターフェースシステム / 熱分解 / 触媒 / イオン付着イオン化質量分析
Outline of Research at the Start

ハイブリッドロケット固体燃料の熱分解反応に着目した組成改善は、炭化水素系ハイブリッドロケット燃料の高性能化のために重要である。一般的な燃料表面は高温の燃料過多領域であり、燃焼を阻害する芳香族炭化水素の生成に適した環境である。本研究では、ロケット燃焼の特徴的な環境に対応した質量分析計を用いて熱分解挙動をモニタリングし、高温・高加熱速度環境で発生する熱分解ガス成分の低分子量化に向けた研究を実施する。

Outline of Final Research Achievements

This study aims to improve the performance of hydrocarbon-based hybrid rocket fuels by measuring the pyrolysis behavior of the fuels using measurement techniques that correspond to the typical environment of rocket combustion and the low molecular weight of the pyrolysis products that occur in high temperature and high heating rate conditions.We developed a real-time measurement technique for ion attachment ionization-mass spectrometer and skimmer interface system as a real-time measurement technique with sufficient suppression of pyrolysis gas degeneration.In order to investigate catalyst additions that product low molecular weight of pyrolysis gas, diesel engine research has been conducted using ethanol and heptane, and the amounts and effects of catalyst additions were evaluated using a thermal analyzer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国内外のハイブリッドロケット研究の大部分は、試行錯誤的な経験則での燃料の試作・燃焼効率評価を進めているが、高温・急速加熱環境における相変化および熱分解プロセスを化学的な側面からアプローチする研究は存在せず、本研究が当該分野の先駆的研究となる。また、本研究は高温・急速加熱環境での現象をリアルタイムに捉えることは、高分子材料の燃焼分野で最も革新的な技術開発である。更に、高分子液体の局所熱分解特性が明らかになることで分子設計を理論的に展開できるため、カーボンニュートラル燃料や防災樹脂など高性能燃料の開発にも大きく貢献する。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Pyrolysis-gas chromatography of hybrid rocket fuel comprising low-melting-point thermoplastics2024

    • Author(s)
      Michiya Fujita, Ayana Banno, Yutaka Wada, Yuji Mishima, Nobuji Kato, Keiichi Hori, Kenichi Tonokura
    • Journal Title

      Journal of Analytical and Applied Pyrolysis

      Volume: 177 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.jaap.2023.106294

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ハイブリッドロケット燃料に用いるパラフィンワックスの気化促進に向けた試み2024

    • Author(s)
      神園蓮,坂野文菜,三上真人
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第54回学生員卒業研究発表講演会 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Flash pyrolysis behaviour for rocket fuels by Py-IA/MS with a skimmer interface2022

    • Author(s)
      Ayana Banno, Yutaka Wada, Yuji Mishima, Takahisa Tsugoshi, Nobuji Kato, Keiichi Hori, Ryo Nagase
    • Organizer
      23rd edition of the International Conference on Analytical and Applied Pyrolysis(PYRO2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 試料観察TGとEGA-IA/MSによるロケット燃料用多成分系熱可塑性樹脂の相変化反応の解析2022

    • Author(s)
      坂野文菜,和田豊,三島有二,津越敬寿,加藤信治,堀恵一
    • Organizer
      第27回高分子分析討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ロケット燃料の燃焼反応プロセス解明に向けた瞬間熱分解生成物の計測手法の研究2022

    • Author(s)
      坂野文菜,小松健,和田豊,三島有二,津越敬寿,加藤信治,堀恵一
    • Organizer
      2022年度火薬学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ハイブリッドロケット燃料用低融点熱可塑性樹脂/含酸素添加剤の熱分解生成ガス分析2022

    • Author(s)
      藤田道也,坂野文菜,和田豊,三島有二,加藤信治,堀恵一,戸野倉賢一
    • Organizer
      2022年度火薬学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ハイブリッドロケット燃料用低融点熱可塑性樹脂材料/アルコール混合系の熱分解反応機構解析2022

    • Author(s)
      藤田道也,坂野文菜,和田豊,三島有二,加藤信治,堀恵一,戸野倉賢一
    • Organizer
      第60回燃焼シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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