2017 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive study on gas phase combustion model of nitrogen containing propellants
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15K05822
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
菅野 望 名城大学, 理工学部, 准教授 (40529046)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 化学反応素過程 / 詳細反応モデル / 含窒素化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工衛星やロケット推進エンジンに使用される含窒素自己着火性液体燃料の着火過程の理解のための気相着火反応モデルの理論的構築を行った．対象とした燃料は現在使用されているヒドラジン系燃料の一つである非対称ジメチルヒドラジンと，ヒドラジン系燃料の低毒性代替物質の候補としてアミン系燃料であるテトラメチルエチレンジアミン及びテトラエチルエチレンジアミンとし，化学構造の違いによる置換基効果の影響を考察した．
対象とした燃料の熱分解の開始反応である熱解離素過程について量子化学計算，統計力学計算による理論検討を行い，非対称ジメチルヒドラジンについては N-N 及び C-N 結合解離経路が主経路であること，テトラメチルエチレンジアミン，テトラエチルジメチルアミンについては C-N 及び C-C 結合解離と同一のジメチルアミノ基からの水素分子脱離経路が競合することが示唆された．
得られた知見をもとに構築した非対称ジメチルヒドラジンの熱分解反応モデルは，ヒドラジン，モノメチルヒドラジン，非対称ジメチルヒドラジンの高温熱分解反応速度に関する既往の実験値を良く再現した．計算結果の反応解析により，ヒドラジン誘導体の熱分解特性に与える燃料化学構造の影響が明らかになった．
テトラメチルメチレンジアミンの熱分解過程を考察し，類似化学種の素反応速度パラメータからの類推値を一部用いることで，熱分解挙動を再現可能な詳細反応モデルを構築し反応機構の検討を行った．
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