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新規エネルギー物質ロケット推進薬の高速燃焼現象解明と制御技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15J04632
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

伊里 友一朗  横浜国立大学, 環境情報研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,170千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードエネルギー物質 / ロケット推進薬 / 燃焼 / 凝縮相反応解析 / 素反応 / 熱分析 / 反応速度論解析 / 凝縮相反応
研究実績の概要

本年度は研究目標とする「新規エネルギー物質ロケット推進剤の高速燃焼現象解明と制御技術の確立」に関して、エネルギー物質の燃焼・分解反応に関するモデリングとシミュレーション技術に関して大きく進展した。前年度までに特定していたエネルギー物質に関する分解反応経路から,今年度はさらに拡張を達成し,基礎的なエネルギー物質推進剤組成物(硝酸アンモニウム,アンモニウムジニトラミド,硝酸ヒドロキシルアミン,ヒドロキシルアミン,硝酸グアニジンなど)に関する気・液両相の分解・燃焼反応に関する反応経路を定式化した。解析技術が整備されつつある気相反応のみならず,液相反応を取り扱っている点に本研究の独創性がある。これら特定された反応経路に対して,統計熱力学および反応速度論の理論より,(速度係数,熱力学データ,輸送定数から成る)詳細反応モデル【YNU modelシリーズ】を構築した。本モデルを使用して,任意組成・任意温度/圧力条件における上記エネルギー物質の化学反応を詳細に解析する反応シミュレーションを達成した。本研究成果は、エネルギー物質を使用した推進システム設計、特に着火・消炎などの過渡現象制御に関する設計に資することが期待できる。今後は,CFDと本反応シミュレーションをカップリングすることで,ロケットモーターおよびエンジン内の燃焼を詳細に解析できることが期待される。
これら研究成果について、2016年度は英文筆頭論文:4報(他に共著論文1報),国際会議発表:3件,国内学会発表:15件にて公表した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Initial Decomposition Pathways of Aqueous Hydroxylamine Solutions2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Koshi, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of physical chemistry B

      巻: 印刷中 号: 17 ページ: 4502-4511

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b10546

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Self-Sustained Fragmentation Cascade of Reactive Droplets2017

    • 著者名/発表者名
      C. Inoue, Y. Izato, A. Miyake, E. Villermaux
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 118 号: 7 ページ: 074502-074502

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.074502

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of thermal decomposition products and reactions for liquid ammonium nitrate on the basis of ab initio calculation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Koshi, A. Miyake
    • 雑誌名

      International Journal of Chemical Kinetics

      巻: 49 号: 2 ページ: 83-99

    • DOI

      10.1002/kin.21058

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Kinetics analysis of thermal decomposition of ammonium dinitramide (ADN)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Koshi, H. Habu, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: 127 号: 1 ページ: 255-264

    • DOI

      10.1007/s10973-016-5703-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics Analysis of the Initial Decomposition Reaction of Ammonium Dinitramide2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Koshi, H. Habu, A. Miyake
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      巻: 14 号: ists30 ページ: Pa_27-Pa_30

    • DOI

      10.2322/tastj.14.Pa_27

    • NAID

      130005172128

    • ISSN
      1884-0485
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of potassium chloride on thermal decomposition behavior of ammonium nitrate and carbon mixtures2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, A. Miyake
    • 雑誌名

      J.Chem. Eng. Soc. Jpn.

      巻: 48 ページ: 698-703

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal decomposition mechanism of molten ammonium nitrate2015

    • 著者名/発表者名
      Y. izato, A. Miyake
    • 雑誌名

      J Therm Anal Calorim

      巻: 121 号: 2 ページ: 98-103

    • DOI

      10.1007/s10973-015-4762-2

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal decomposition mechanism of ammonium nitrate and potassium chloride mixture2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, A. Miyake
    • 雑誌名

      J Therm Anal Calorim

      巻: 121 号: 1 ページ: 287-294

    • DOI

      10.1007/s10973-015-4739-1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A condensed phase decomposition mechanism for ammonium nitrate2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, A. Miyake
    • 雑誌名

      Sci. Tech. energetic materials

      巻: 76 ページ: 99-103

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal decomposition mechanism of ammonium nitrate and copper (II) oxide mixtures2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, K. Kajiyama, A. Miyake
    • 雑誌名

      Sci. Tech. Energetic Materials

      巻: 75 ページ: 119-127

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal ignition behavior of waste woods mixed with unsaturated fatty acids2015

    • 著者名/発表者名
      R. Mizuta, Y. Izato, A. Miyake
    • 雑誌名

      J Therm Anal Calorim

      巻: 121 号: 1 ページ: 361-369

    • DOI

      10.1007/s10973-015-4788-5

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Combustion and decomposition model of ammonium dinitramide based propellant Isomerization of dinitraminic acid (HDN)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Koshi, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      Asian joint conference on Propulsion and Power
    • 発表場所
      高松
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics analysis of condensed phase decomposition of ammonium dinitramide (ADN)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, H. Habu, M. Koshi, A. Miyake
    • 学会等名
      2016 International Conference for Thermal Analysis and Calorimetry Congress
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics Analysis of Thermal Decomposition of Ammonium-Dinitramide (ADN)-Based-Ionic-Liquid Propellant2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Hayata, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      2016 International Conference for Thermal Analysis and Calorimetry Congress
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A screening method for searching high performance and low melting point compositions of ADN based Deep Eutectic Energetic Ionic Liquid Propellants2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, M. Hayata, M. Itakura, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      Calorimetry Conference 2017
    • 発表場所
      Oahu, Hawai, USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの分解反応速度解析2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 越光男, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2015年度秋季研究発表会
    • 発表場所
      大分
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ab-initio計算を用いた硝酸アンモニウムの熱分解反応解析2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 越光男, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2015年度秋季研究発表会
    • 発表場所
      大分
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 金属の硝酸洗浄工程における爆発性錯体化合物蓄積に関する危険性評価2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 塩田謙人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      第48回安全工学研究発表会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ジメチルスルホキシドの熱爆発転移シナリオ2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 馬場崎勇太, 飯塚義明, 三宅淳巳
    • 学会等名
      第48回安全工学研究発表会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 海洋漂着ポリスチレンの低温燃焼時におけるダイオキシン類生成と燃焼挙動2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 三宅淳巳
    • 学会等名
      第48回安全工学研究発表会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Kinetics analysis of condensed phase decomposition of ammonium dinitramide (ADN)2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, H. Habu, M. Koshi, A. Miyake
    • 学会等名
      3rd Central and Eastern European Conference on Thermal Analysis and Calorimetry
    • 発表場所
      スロヴェニア
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics analysis thermal decomposition of dimethyl sulfoxide (DMSO), under acidic condition2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, Y. Babasaki, Y. Iizuka, A. Miyake
    • 学会等名
      3rd Central and Eastern European Conference on Thermal Analysis and Calorimetry
    • 発表場所
      スロヴェニア
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Condensed phase decomposition mechanism of ammonium dinitramide2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Izato, H. Habu, M. Koshi, A. Miyake
    • 学会等名
      30th International Symposium on Space Technology and Scienc
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 硝酸アンモニウム, 特に酸化銅混合物との熱分解機構に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗
    • 学会等名
      火薬学会2015年度春季研究発表会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2015-05-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの燃焼反応モデル2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 羽生宏人, 越光男, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2015年度春季研究発表会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2015-05-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 融解アンモニウムジニトラミドの初期熱分解2015

    • 著者名/発表者名
      伊里友一朗, 羽生宏人, 越光男, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2015年度春季研究発表会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2015-05-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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