2018 Fiscal Year Annual Research Report
Liquified gas bipropellant microthruster using dimethyl etther and nitrous oxide
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16H04593
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
各務 聡 宮崎大学, 工学部, 准教授 (80415653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
友松 重樹 宮崎大学, 工学部, 助教 (30315353)
橘 武史 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 特命教授 (50179719)
山本 洋司 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (50707453)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 液化ガス / マイクロスラスタ / ジメチルエーテル / 亜酸化窒素 / 予混合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は， 1) N2O（亜酸化窒素）/DME（ジメチルエーテル）推進機の予混合型と衝突噴流型の試作評価，2)高速度カメラによる内部観察，3)燃焼速度の測定を行った．
衝突噴流型に関しては，H29年度に，C*効率（特性排気速度効率，燃焼の完了度を表す指標）が80.2%に到達したため，燃焼室直径と噴射孔の個数と配置方法に着目してその最適値を求めた．すなわち，噴射孔の数を12まで増やすとともに，燃焼室直径を20～40 mmとして，推力測定を実施した．結果，C*効率は，燃焼室直径に対して上に凸となっていたことから，最適な燃焼室直径が存在することを示した．また，噴射孔数に関しても，確実に点火できる条件を明らかにした．
予混合型については，H29年度にC*効率が84.5%に到達したが，追試を行ったところ燃焼が途中で中断する現象が多々発生した．そこで，作動の安定化のために，推進剤の噴射孔の改良を行った．CFD（数値流体力学）を用いて燃焼室内部の流れを解析したところ，燃焼ガス噴流が固体面に接触する場合において燃焼が安定することがわかった．そのため，安定燃焼の維持には，ホットスポット，すなわち，局所的な高温面が必要である．そこで，噴射孔の先端をホットスポットとするために，噴射器の形状をパラメータとして性能を評価した．
燃焼速度の測定は，北九州工業専門学校と九州工業大学において実施した．H29年度までに球形容器法を用いてN2O/DMEの燃焼速度を測定したが，酸化剤過多のO/F=14であった．そこで，比推力が最大となるO/F=3.5における燃焼速度計測を実施した．また，内部観察用の推進機を試作したが，安全のために，燃焼速度が遅い他の推進機（粉体を燃料とする推進機）を用いて燃焼室を高速度カメラで撮影できることを確認した．また，安定した確実な点火のためにマイクロ波スパークプラグの試作を行った．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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