2021 Fiscal Year Annual Research Report
ヒドラジン系混合燃料/四酸化二窒素推進剤の自己着火・燃焼特性の解明
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19K04247
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
菅野 望 名城大学, 理工学部, 准教授 (40529046)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 反応素過程 / 詳細反応モデル / 推進薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙機の姿勢制御用スラスター燃料であるヒドラジン誘導体（N2H4:ヒドラジン，MMH:モノメチルヒドラジン，UDMH:非対称ジメチルヒドラジン）燃焼の詳細反応モデルを構築し，着火・燃焼特性の混合比依存の解明を行った．
本研究で構築した UDMH 詳細反応モデルの酸素による着火遅れ時間は，既往の衝撃波管実験による報告値と良く一致した．
N2H4, UDMH 単体燃料での着火遅れ時間がほぼ等しい 1400 K において N2H4/UDMH 混合燃料の酸素との量論混合気の着火遅れ時間を調査したところ，UDMH モル分率 30% 付近で最大となり，混合比に対して非線形な挙動を示した．N2H4/UDMH 混合燃料の予混合火炎速度に関しても UDMH モル分率 10% 程度で最小となり，混合比に対する非線形な挙動が確認された．
混合燃料における反応経路解析，感度解析を実施し，N2H4/UDMH 単体燃料と比較することで，着火遅れ時間や層流火炎速度が混合比に対して非線形に依存する要因を検討した．混合燃料では，単体燃料のそれぞれの燃焼反応機構で重要となる連鎖担体が共有されるため，条件によっては相手側燃料やその反応生成物により連鎖担体が消費され，単体燃料とは異なる経路で反応が進行する場合があることが確認された．
本研究の成果により，混合燃料において着火・燃焼特性が燃料混合比に非線形に依存する要因が明らかになった．
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