2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation on Boundary Layer Combustion of Liquefying Fuel with Low Viscosity in Acceleration Environment
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18K13926
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小澤 晃平 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (90801879)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 低融点液化燃料 / 瞬時燃料後退速度計測 / 加速度環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、室蘭工業大学白老実験場においてワックス燃料ハイブリッドロケット(燃焼可視化システム)をペイロードとして搭載したロケットスレッド台車の地上燃焼試験および走行試験を実施し、システムの機能を確認した。
地上燃焼試験では、10[ms]の動作遅れがあったが、全ての制御機器が自動シーケンスで制御され、点火および燃焼に成功した。ヒューマンエラーにより映像は消失したが、高速度カメラの録画動作にも成功した。また、燃焼可視化システム各部において課題点を網羅的に抽出できた。不具合箇所については、九工大帰着後に、静置条件での追加試験時に修正し、燃焼試験で動作を確認した。
走行試験では、構造系の健全性および防水機能の確認、加速度取得を行った。ミッション系で取得した加速度はロケットスレッド搭載のものと近い値を示した。実現された加速度は最大0.5[G]程度であり、目標の3[G]を達成するには、推力重量比を1/6程度にする必要がある。また、防振機構の効果は不透明であった。燃焼可視化システムの無線通信は走行軌道の約半分の距離まで通信可能であることがわかった。
九工大での追加試験では、室蘭工大で解決しなかった制御計測系の不具合修正を行った後、燃焼試験を実施した。しかし、バルブのCv値を利用した流量計測に関する不具合だけは解決できず、別途チョークオリフィスを取り付けることとした。学内の静置環境での燃焼試験においては、この流量計測システムは、流量較正時の特性を再現した。この実験で取得したハイスピード可視化映像は、ワックス燃料の燃料後退および液化燃料の転波の様子をよく捉えていた。この映像を用いて固体燃料表面境界を画像二値化し、空間解像度を持つ瞬時燃料後退速度を計測した。簡易的な計測結果からは、従来の時空間平均データ整理による燃料後退速度よりも小さい傾向があるということがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
前年度までの遅れに加え、新型コロナウィルスによる所属機関の立ち入り制限によって研究代表者および研究補助担当学生の大学滞在が一時期制限され、ロケットスレッド用ワックス燃料ハイブリッドロケット燃焼可視化システムの開発に遅れが生じた。加えて、当初の室蘭工大での実験予定が、屋外作業可能時間の長い夏季もしくは秋季2週間だったのに対し、新型コロナウィルスの蔓延、スケジュール遅延、他機関による実験とのスケジュール干渉により、作業可能時間の短い冬季1週間となってしまった。これによって本年度の活動はロケットスレッド系での各種機能確認、その後の不具合解消作業に留まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間を令和3年度まで延長し、ロケットスレッドでの燃焼可視化実験を改めて実施する。実験にあたっては、現地作業時間に対する成果を最大化するため、今年度抽出された作業円滑化のための課題を事前に解決し、室蘭工大側とも事前調整する。また、室蘭工大での実験を1日あたりの作業可能時間の長い夏季～秋季に行えるよう調整する。
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| Causes of Carryover |
北海道での新型コロナウィルスの蔓延のため、当初2週間の予定であった室蘭工大での実験期間を1週間に短縮した。また、発表予定の国際学会がオンライン開催となったため、海外渡航旅費が不要となった。これに加え、室蘭工大から実験実施の助成を得たため実験旅費も削減された。次年度使用額は次年度の室蘭工大での実験旅費および実験用品の費用に充当する計画である。
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