| 研究課題/領域番号 |
19K04852
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 (2020-2021)
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2019) |
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研究代表者 |
北川 幸樹 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10575476)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ハイブリッドロケット / 液体酸素 / 再生冷却 / 熱伝達 / 二相流 / ノズル / 熱流束 / 気化 / 再生冷却ノズル / 高熱流束 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体の燃料と液体の酸化剤を用いたハイブリッドロケットエンジンにおいて酸化剤である液体酸素を気化した上で、旋回流として燃焼室に噴射することで、高効率な推進力が得られる。気化方法として、液体酸素気化再生冷却ノズルを提案しており、そのノズルの詳細設計および実用化のために必要な精度の高い液体酸素気化再生冷却ノズルの設計に使用できる実用的な熱伝達評価式を構築することが目的である。管の両端に電圧を印加し、ジュール加熱によって管内を流れる液体酸素を加熱できる熱伝達特性計測実験システムを構築し、細管内の亜臨界圧力領域・高熱流束条件下での相変化を伴う沸騰状態での液体酸素流の熱伝達特性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
ハイブリッドロケットの再生冷却ノズルを模擬した細管、高熱流束条件下での液体酸素流の熱伝達特性を明らかにすることを目的に、熱伝達特性計測実験システムを開発に成功した。機能確認試験として、コールドフロー試験および配管単体加熱試験を実施し、計測システムの特性を把握した。液体酸素熱伝達特性計測実験を実施し、実験データから熱伝達特性を推定する計算手法を構築し、熱伝達率を推定した。既存の熱伝達相関式から得られる熱伝達率と比較を行い、現象の相違があることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ハイブリッドロケットは、本質的非爆発性の画期的な推進システムであり、来る高頻度宇宙輸送時代の輸送システムに適している。実用化のためには、液体酸素を気化した上で、旋回流として燃焼室に噴射し、高効率な推進力を得ることが不可欠である。本研究では、液体酸素の熱伝達特性を明らかにし、システムを開発するために必要な液体酸素気化に関する基礎データを蓄積することができた。この結果は、ハイブリッドロケット実用化の促進に貢献するものであり、将来的には宇宙開発の発展につながる。
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