2015 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ加熱により高度なスロットリングを実現する宇宙機用の固体マイクロ推進機
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25289308
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
各務 聡 宮崎大学, 工学部, 准教授 (80415653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橘 武史 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50179719)
堀澤 秀之 東海大学, 工学部, 教授 (30256169)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 宇宙推進 / レーザ加熱 / 固体推進 / レーザ支援燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
作動の中断と再開を含めたスロットリングをレーザ加熱により実現するマイクロスラスタの実現を目指し，性能向上と燃焼の安定化に資する試作評価を行ってきた．平成26年度において，ノズルのスロート断面積を0.75平方ミリメートル，設計推力室圧力を0.03 MPaとしたところ，推進機より安定した燃焼が得られた．そこで，平成27年度も同じスロート断面積と設計推力室圧力としつつ，1)固体推進薬と接し点火に影響を与えるレーザ導入窓の材質，2)サーモグラフィーを用いた推進薬の温度分布測定を行った．
カーボンブラックを0.5%混ぜたHTPB/AP推進薬を用いていてレーザヘッドの移動速度を0.3～1.0 mm/sとした．また，レーザ透過窓には，耐熱性とレーザ透過率の観点からPMMA（アクリル樹脂）とPC（ポリカーボネート）を用いて性能を比較した．推力実験の結果，PMMAもPCも比推力は100～130 s程度でほぼ同等であったが，燃焼の安定性が変化した．すなわち，PMMAでは，レーザ照射後5秒程度で点火し，推力室圧力は0.06MPaと設計値より高くなるが，その後約0.04 MPaで安定していた．一方で，PCをレーザ透過窓にすると，燃焼の開始と中断を繰り返し不安定になった．
PC窓を用いたとき不安定な燃焼になった理由を解明するため，サーモグラフィーを用いて，推進薬とレーザ導入窓の温度分布を測定した．PC窓では， PMMA窓に比して燃焼面の温度が低く，また，推進薬に接している窓が高温になっていた．実験後目視で確認したところ，PC窓には黒色のフレークが付着していた．よって，PC窓では，黒色のフレークによりレーザ加熱が阻害され，燃焼が中断し結果として不安定な燃焼が生じたと考えられる．以上のように，試作機の性能を評価し，安定した作動が可能であることを実証し，サーモグラフィーにより不安定燃焼の原因を明らかにした．
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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