2019 Fiscal Year Annual Research Report
円筒燃料内への軸及び接線方向酸化剤噴射が成す旋回乱流燃焼場の解明
| Project/Area Number |
16H04594
|
|---|
| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
|---|
Principal Investigator |
嶋田 徹 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (10332149)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ハイブリッドロケット / 瞬時燃料後退速度計測 / バリスティックス再構築法 / CFD解析 / WAX燃料 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
軸／接線方向の二系統酸化剤噴射量を操作してハイブリッドロケットの性能を制御するためには刻々の燃料後退速度を評価する技術が求められる。平成29-30年度に確立したWAX燃料充填装置と燃料グレイン成形手順をベースにして、WAX燃料グレインに抵抗型燃料後退速度計測センサーを挿入できる燃焼器を製作した上で燃焼実験に供した。当該センサーは製作元であるミラノ工科大学とJAXA宇宙科学研究所の研究協力によって燃焼実験に供された。点火試験を除き５回の本燃焼試験実験が酸化剤流量を変えて行われ、燃焼圧力の時間履歴が計測された。本実験結果に対して、１）再構築法を用いて刻々の空間平均燃料後退速度を算出し、その評価を行った。その際、O/F比が複数解を持つ問題を解消する方法を提案し、その実用性を示した。２）本実験によって抵抗型燃料後退速度センサーの基本動作を確認することができたが、燃焼後のセンサー周囲の観察や、センサーによる実測燃料後退速度と再構築法の結果比較を通じて、抵抗センサーが埋め込まれる周囲の局所的燃料後退量増加によって、空間平均よりも高い燃料後退速度を出す特性があることが判明した。これらの結果を学会誌（Journal of Spacecraft and Rockets, AIAA）に投稿し、査読を経て掲載が確定した (2019 Nov 7 submit、2020 May 12 accept)。次に本実験結果を対象に時間平均・燃料後退率分布の実験計測・評価法の誤差評価と系統誤差除去の方法を検討した上で、CFDを利用したWAXの瞬時の燃料後退速度空間分布の予測（エントレインメント、輻射加熱の効果を含めた）手法を構築し、本実験結果と良好に一致する結果を得た。これらの結果は米国宇宙学会で発表する予定（2020年8月のAIAA Propulsion and Energy Forum）である。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
