Innovation of a Reaction Control System by a Pulsed Detonation Thruster

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21046
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Matsuoka Ken 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: デトネーション / デトネーションエンジン / 人工衛星姿勢制御

Outline of Final Research Achievements

A pulse detonation thruster (PDT), in which detonation waves (hyper sonic combustion) are produced intermittently, is a reaction control system for small satellite. PDT can achieve (1) high-accurate small impulse, (2) high-response thrust generation, and (3) thrust throttling by controlling the operating frequency.
This study conducted the PDT operation demonstration in space by using JAXA/ISAS sounding rocket S-520 No. 31. As the results, success rate of PDT operation was 93% and　the impulse repeatability was less than 5%.

Free Research Field

航空宇宙推進エンジン

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、パルスデトネーションスラスタ（PDT）が実宇宙環境で作動することを世界で初めて実証した。また、PDT作動によってロケット機軸周りの角速度を変化させることを示した。より高精度な衛星姿勢制御が期待できるPDTの作動実証は、大きな社会的意義を有する。また、間欠燃焼であっても燃焼器出口の絞りを設けることでPDTが作動し、想定通りの推力の生成を確認できた。実ミッションに向けた小型高性能のための作動モデルを構築できた点で学術的意義は高い。