Application of Detonation to High-performance, Miniature Rocket Engine

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15209
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kawasaki Akira 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20802242)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: デトネーション / デトネーションエンジン / 化学推進 / 液体ロケット / ロケットエンジン / 燃焼

Outline of Final Research Achievements

In rotating detonation engines (RDEs), it is known that the flow temperature, pressure, and velocity are circumferentially non-uniform due to presence of rotating detonation waves which propagate very fast in the circumferential direction in the combustor. This means that the heat load on the combustor wall is expected to be different from those in existing rocket engine combustors. In this study, a near-infrared high-speed two-color radiation thermometer was newly constructed to establish a high-speed temperature measurement method as an initial step to appropriately understand such extremely high-speed thermal phenomena. The measurement system was evaluated by applying it to the combustion test of an RDE, and fundamental considerations for such a measurement method were clarified.

Free Research Field

航空宇宙工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

デトネーションエンジンは、その理論効率が既存形式のエンジンの理論効率を上回ることから、将来型の高効率エンジンとして実用化が期待されている。実用化のための重要課題の1つは、デトネーションという極限的な現象に対応した熱設計の確立である。デトネーションエンジンでは、極めて高速に燃料の持つ化学エネルギーが解放されることから、従来形式のエンジンとは異なる熱設計が求められることが想定される。本研究では、デトネーション現象の時間スケールでの熱計測を可能とすることに端緒を開いた。また、本研究で取り扱った計測手法は、デトネーションエンジン以外の高速な熱現象を内包する対象についても有効であることが期待される。