空気液化サイクルエンジンのシステム性能に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450374
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 上條 謙二郎 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90282003)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻本 良信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024) ; 徳増 崇 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10312662) ; 尾池 守 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (70292282) ; 山田 仁 航空宇宙技術研究所, ロケット部, 室長(研究職) ; 田村 洋 航空宇宙技術研究所, ロケット部, 室長(研究職)
• Keywords: 空気液化 / ロケットエンジン / 熱交換器 / 液体水素 / 液体空気 / 二相流

Research Abstract

本研究は完全再使用宇宙輸送系の研究開発に資するため大気中飛行時の比較的低速度域における推進系に空気液化サイクルエンジン(Liquid Air Cycle Engine : LACE)を用いるロケットベース複合エンジン(Rocket Based Combined Cycle : RBCC)を対象として、LACEのキーテクノロジーと考えられる空気液化技術の確立を図るとともに、このロケットベース複合エンジンを用いる宇宙輸送システムの最適化に必要となるLACE性能を明らかにすることを目的とする。
平成11年度に製作した小型高性能熱交換器供試体を用いて、前年度に引き続き液体水素で空気を液化する地上模擬試験を広範囲の条件下で行い、数値計算モデルを一層高度化させるための基礎資料を取得した。以上の結果から、本研究の熱交換器性能計算手法は基礎資料を取得予測するレベルで実験結果とよく対応し、定量的にも誤差10%以内での液化性能予測が可能であるものと推定した。さらに平成12年度に引き続きLACEのシステム性能評価基準として、液化した空気の運動量損失を考慮した飛行時の実比推力(Isp, f)を検討し、この値を用いてLACEを用いるロケットの性能を評価した。
これまでの3年間の実験ならびに数値計算モデルの構築の成果から、熱交換器の伝熱面形状を改良することにより液化性能が大幅に向上させ得ることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 新山泰徳, 舩津志郎, 尾池守, 上條謙二郎: "LACE用熱交換器の性能予測"日本航空宇宙学会北部支部2002年講演会および第3回再使用宇宙推進系シンポジウム講演論文集. 83-88 (2002)