| 研究概要 |
ラム加速装置は経済的に宇宙ロケットなど飛翔体を加速できる固定装置として可能性があるとして,研究が開始されはじめたところである。また超高速燃焼の基礎的実験装置としても可能性が期待されている。本研究で我々はこの実用化のためにはその基礎的データがまだ十分でない段階であるとして,飛翔体周りの流れ場及び燃焼場を可視化できるという特徴を持つ世界で唯一の小型ラム加速装置を本補助金で製作し,その作動をめざして実験してきた。また,あわせて本装置が矩形の断面形状を持つことによる2次元性を利用して,数値計算との比較検討できるよう数値シミュレーションコードを開発してきた。
実験装置の開発では,最初の発射装置の開発から始まる。簡単な装置で飛翔体を発射できるデトネーション駆動2段軽ガス銃を開発した。次に駆動用ガスを受け止め飛翔体を押すためのサボの制止および駆動用ガスの排気をする装置の開発をした。その結果,ラム加速管内での飛翔体の飛行状態はラム加速可能な条件を満たすことができた。ラム加速管に可燃性ガスを入れた燃焼実験では,始動できる条件の範囲がが極めて狭いことが明らかになった。飛翔体の初期速度が小さいほどその範囲は狭く,したがって可燃性混合気の組成・圧力に依存するが最低初期速度が存在する。飛翔体後方から点火用サボを入れるがその寸法などにも依存するなど,条件にはいくつかのパラメーターが存在し,それらを明らかにするところまでは年度内にいたらなかった。数値シミュレーションはこの始動条件に関する実験におおいに支えとなるまでに進展した。始動時の非定常過程をシミュレートするには,飛翔体と点火用サボの2つがそれぞれ独立に運動する,その周りの反応性気体の高速流れを解く必要がある。解適合多重レベル格子細分化法と移動境界法を用いて実験と対応する解を得ることができた。
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