レーザー駆動パルスデトネーションエンジン用固相爆薬混合物の製作と応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360423
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 永山 邦仁 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20040446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 厚二 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10243924) ; 西山 貴史 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (80363381) ; 久保田 士郎 産業総合技術研究所, 爆発安全研究センター, 研究員 (00294893)
• Keywords: デトネーション / 固相爆薬 / 限界薬径 / レーザー起爆 / DDT / 爆轟中断 / 薄膜 / バーコーター法

Research Abstract

パルスデトネーションエンジンは、燃焼ではなく爆轟を繰り返して推力を得る機構であり、高い効率を持つものとして期待されている。爆轟させる物質として、気体爆轟ではなく固相爆薬を用いれば、着火からのDDT距離が非常に小さくなりきわめて高周波の運転への道が開ける。本研究ではまず、取り扱いやすくかつ安全性も考慮して薄膜状の爆薬を製作した。燃料として薄膜を用いること自体が新しい試みである。薄くても爆轟性を失わないために、爆薬としては起爆薬を用い、成膜性をよくするために結合剤を加え、さらに、溶剤を加えて溶液としたものから成膜した。爆薬物質を用いるため、安全を考慮すれば、CVDやスピンコーター法のように材料が容器内外に散乱する成膜方法は好ましくないため、バーコーター法と呼ばれる方法を採用した。この方法では、意図した領域のみに膜が形成され、周囲に散逸することはない。材料を広げた後、溶剤が飛んで爆薬と結合剤との薄膜が残る。
爆薬物質、結合剤、溶剤の質量分率を変化させ、また、成膜を行う基盤フィルムを変えて数種類の膜を製作した。製作した膜に対して、現有の連続発振レーザーおよびパルスレーザーを用いて着火試験を行った。基盤フィルム上に成膜した試料に対しては、爆薬の質量分率を高くしたときのみ燃焼が持続する。爆轟には至らない。燃焼が持続するためには、基盤物質がない薄膜試料が有利である。この種の試料は、基盤物質としてテフロン紙をを用いた揚合、基盤物質と薄膜とが分離することから製作できた。パルスレーザーにより起爆を試みたが、爆燃には至るものの爆轟には達していない。これらの過程は、CCDカメラおよび高速度のゲート付きカメラにより撮影された。薄膜の厚み、各物質の質量分率を変えれば爆轟に至るのではないかとの感触を得ている。