2021 Fiscal Year Annual Research 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, 准教授 (90801879)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 燃焼可視化 / 高速走行実験 / ハイブリッドロケット / 液化燃料 / 境界層燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は、加速度環境におけるパラフィンワックス燃料後退速度の可視化システムを開発し、共同研究先である室蘭工業大学の高速走行軌道実験設備(ロケットスレッド, RS)に搭載した試験形態で、加速度環境下における溶融燃料の挙動や燃料後退のハイスピードカメラ映像の取得に成功した。燃焼可視化には水ブレーキが用いられるため、光学機器の防水が必要となる。処理時間を考慮すると1日に複数回の実験が困難であるという問題があったが、3Dプリンタで製作した防水カバーを使用するなど、運用・機構上の工夫によって解決した。
本年度は異なる酸化剤流量で3回の大気圧燃焼を行った。うち2回は点火機構の脱落が遅れ、残留物が流れを乱して不均一な燃焼となったが、1回は、固体燃料表面の多くの領域で連続的な燃料後退となった。
本研究では、RSを用いた大規模な実験の効率化という観点でも成果があった。本研究で開発した実験装置は、共同研究先のロケットスレッドに搭載するペイロードのうち最も複雑であったが、1日複数回の走行実験に初めて成功した。
執筆時点では、取得した映像を用いた加速度環境下の平均燃料後退速度データを後処理で得ることができているが、もともと燃料後退速度の感度が小さいであろう大気圧燃焼での取得であるため、速報値では優位な差は生じなかった。
今後は、ハイスピードカメラ映像の揺れ補正、後退速度-酸化剤質量流束-加速度の3つの観点から評価するデータ解析を継続し、査読論文等の形にまとめる。また、1Gを超える高加速度環境での実験は、現在室蘭工業大学等が研究開発中の固体ロケットモータを用いたロケットスレッドにより、実験ペイロードの改良を重ねつつ、数年以内に実施する。
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