Study on the pyrolysis of hydrocarbon hybrid rocket fuel

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20416
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
• Research Institution: Yamaguchi University (2023); Nihon University (2022)
• Principal Investigator: Banno Ayana 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40961735)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 急速熱分解 / ハイブリッドロケット / 固体燃料 / 熱分析 / イオン付着イオン化法 / スキマーインターフェースシステム

Outline of Final Research Achievements

This study aims to improve the performance of hydrocarbon-based hybrid rocket fuels by measuring the pyrolysis behavior of the fuels using measurement techniques that correspond to the typical environment of rocket combustion and the low molecular weight of the pyrolysis products that occur in high temperature and high heating rate conditions.We developed a real-time measurement technique for ion attachment ionization-mass spectrometer and skimmer interface system as a real-time measurement technique with sufficient suppression of pyrolysis gas degeneration.In order to investigate catalyst additions that product low molecular weight of pyrolysis gas, diesel engine research has been conducted using ethanol and heptane, and the amounts and effects of catalyst additions were evaluated using a thermal analyzer.

Free Research Field

推進工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国内外のハイブリッドロケット研究の大部分は、試行錯誤的な経験則での燃料の試作・燃焼効率評価を進めているが、高温・急速加熱環境における相変化および熱分解プロセスを化学的な側面からアプローチする研究は存在せず、本研究が当該分野の先駆的研究となる。また、本研究は高温・急速加熱環境での現象をリアルタイムに捉えることは、高分子材料の燃焼分野で最も革新的な技術開発である。更に、高分子液体の局所熱分解特性が明らかになることで分子設計を理論的に展開できるため、カーボンニュートラル燃料や防災樹脂など高性能燃料の開発にも大きく貢献する。