2005 Fiscal Year Annual Research Report
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14205141
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
上杉 邦憲 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙航行システム研究系, 教授 (40013693)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 英一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 助教授 (40178710)
澤井 秀次郎 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙航行システム研究系, 助教授 (30270440)
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| Keywords | セラミックス / スラスタ / 窒化珪素 / 二液推進系 / RCS |
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| Research Abstract |
1.500N級スラスタ燃焼試験
500N級窒化珪素系モノリシックセラミックス製燃焼器の耐熱強度及びスラスタ性能を評価するため、燃焼試験を実施した。
まず、高膨張比一体型燃焼器を用い、標準条件(燃焼圧=0.69MPa)での燃焼試験を実施した。スラスタの燃焼状態は安定しており、計画通りの性能であることが確認された。また、燃焼器に異常は見られず、燃焼器が燃焼中の圧力、温度に対し十分な耐性を持つことを確認した。本試験及び2項の結果から500N級二液式スラスタ燃焼器として世界で初めて窒化珪素系モノリシックセラミックス一体整形品を完成させ、本科研費による研究目的を達成した。
次に耐熱性限界確認のため、低膨張比型燃焼器に燃焼室壁面冷却用推薬配分率(フィルムクーリング率)を従来の30%から20%に低減させた噴射器を組み合わせた供試体を用い、標準条件での燃焼試験を実施した。燃焼状態は安定していたが、燃焼室温度が約1300℃を越え、燃焼開始後約52sで燃焼器が破砕した。本件については燃焼器内液膜の挙動、実効燃料/酸化剤混合比等の把握が必要であり、今後の研究課題とすることとした。
2.500N級スラスタ機械環境試験
高膨張比一体型燃焼器の機械環境に対する強度評価を行うため、機械環境試験を実施した。試験条件としては、M-Vロケットの打上げ環境を想定した認定試験レベル環境条件を用いた。
燃焼器に発生する最大応力は推力軸直交方向ランダム振動加振時の約90MPa(3σ)であり、脆性材料構造物強度の評価指標である破壊確率は上限の10^<-2>に対し、10^<-9>程度であった。また試験後の外観検査及びモーダル試験で異常は見られなかった。このことから高膨張比一体型燃焼器がM-Vロケット打上げ時の機械環境に対し、十分な強度を有していることが確認出来た。
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