2022 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of Burned-Gas Total Pressure using Reflective Shuttling Detonation Combustor
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20H02349
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | デトネーションエンジン / 圧力ゲイン / マッハ数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極超音速燃焼波（デトネーション波）を用いた推進エンジンは、超高速燃焼による燃焼器の小型化、高い理論熱効率、衝撃波断熱圧縮による圧縮機簡素化を実現する、革新的推進エンジンである。現在までにデトネーション燃焼による圧力ゲイン（酸化剤全圧よりもデトネーションによって燃焼した既燃ガスの全圧が上回ること）は実験的に確認されていない。
本研究の最終目的は、既燃ガス全圧を高精度に評価し、圧力ゲインを阻害するメカニズムを明らかにすることである。当該年度は、回転デトネーションエンジン（RDE）におけるデトネーション波マッハ数（圧力ゲインを支配するデトネーション波強さの指標）を調査した。外径60mmの二重円環形状の燃焼器を用い、燃料としてエチレン、酸化剤として酸素を使用した。デトネーション波が伝播するインジェクタ面（燃焼器底部）付近に高応答圧力センサをフラッシュマウントし、推進剤質量流束を変化させた。また、燃焼器出口側を高速度カメラで撮影し、回転伝播するデトネーション波の伝播速度を測定した。
実験の結果、推進剤質量流束の増加に伴いデトネーション波伝播速度が微増した。しかしながら、デトネーション波通過前後の圧力差は低下した。また、逆流量の指標であるインジェクタ流体力学的閉塞率は減少した。この結果は、デトネーション波伝播速度が増加しても、デトネーション波マッハ数（伝播速度/混合気音速）が低下していることを示唆している。また、マッハ数減少の原因として、デトネーション波前面でのデフラグレーション燃焼が重要であることを示した（Noda et al., Acta Astronautica, 2023）。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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