2016 Fiscal Year Annual Research Report
Feasibility study on laser ignition of HAN-based green monopropellnat
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15K18282
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
勝身 俊之 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60601416)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーザー誘起ブレイクダウン / HAN系1液推進剤 / 液滴燃焼 / 生成ガス成分分析 / 集光焦点距離 / ダブルパルスレーザー / レーザー波長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー誘起ブレイクダウンによるHAN系低毒性1液推進剤の着火特性を取得するため、平成27年度から継続してHAN系1液推進剤の液滴を対象としたレーザー点火実験を実施した。平成28年度は、平成27年度の成果を踏まえ、レーザーの焦点距離，照射回数，波長などを変更し、着火特性に及ぼす影響を評価した。また、燃焼容器内の圧力測定に加えて、実験後の燃焼容器内ガスの成分分析を行い、レーザー誘起ブレイクダウンによって生ずる化学反応についても検討を行った。
焦点距離については、100～200mmの範囲で実験を行い、焦点距離が短い場合に容器内の圧力上昇量が増加することを確認した。このことから、点火対象が液滴であることから、エネルギーを1点に集中できる短い焦点距離が適していることが確認された。レーザーの照射回数については、パルスレーザーを2回照射し、2回照射した場合には1回照射した場合よりも圧力上昇量が約1.3～1.4倍増加し、ガス化量が増えていることが確認された。レーザーの波長については、1064nmと532nmにおいて実験を行い、1064nmの場合の圧力上昇量が532nmの場合と比べて大きくなる傾向が確認された。また、圧力上昇が確認された条件では、NOxが検出され、HANの分解反応が生じていることが示された。また、NOx濃度の傾向は圧力上昇量とほぼ同様であった。しかしながら、圧力上昇量は完全燃焼を仮定した場合に得られる値の50％以下であり、液滴の半分以上は反応せずに残留していることがわかった。
以上のように、レーザー誘起ブレイクダウンによるHAN系1液推進剤の着火/燃焼特性について、新たに明かにすることができた。レーザー誘起ブレイクダウンによる点火は、HAN系1液推進剤の液滴を完全燃焼させるには至っていないが、化学反応を開始させるためには有効な手法であると考える。
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