Research on the quantitative evaluation of fuel fragmentation for safety of hybrid rocket propellants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15212
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: TAKAHASHI Akiyo 日本大学, 理工学部, 助教 (70821792)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 破砕試験 / 衝撃試験 / 靭性 / 粒度分布

Outline of Final Research Achievements

In the crushing test to evaluate the dusting of hybrid rocket fuel, the test conditions were set as parameters of specimen material (toughness), size, and explosive mass. The specimen materials were polypropylene, microcrystalline wax, and terminal hydroxyl group polybutadiene, and the size and explosive mass conditions were also set to three conditions. Impact tests were conducted on each material to evaluate the toughness of the specimens. It was confirmed that the proportion of small fragments increased with decreasing toughness, decreasing specimen size, and increasing explosive mass. The above data were combined to create a crushing model to evaluate the dust mass.

Free Research Field

ロケット推進

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多くのハイブリッドロケットの研究において、ハイブリッドの安全性は研究の前提であり、ハイブリッドを採用することが宇宙輸送システムの安全化に直結するといった論旨が示されている。しかし、燃料が粉塵となれば爆発的な燃焼を発生する可能性はある。そこで本研究は燃料粉塵化に着目し、燃料破砕データの充実と燃料破砕モデルの構築を行った。これはハイブリッドロケット推進の安全の定量評価を実現する重要な一歩となるものである。それと同時に、ハイブリッドにとっての安全な燃料の条件を示し、ハイブリッド推進の安全性を促進することにも繋がるものである。