研究課題/領域番号 |
20H02349
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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研究機関 | 名古屋大学 |
研究代表者 |
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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キーワード | デトネーションエンジン / 圧力ゲイン / マッハ数 / デトネーション / 反射往復 / ロケットエンジン / 全圧 / シュリーレン光学可視化 / 反射往復デトネーションサイクル / 既燃ガス逆流 / 全圧損失 |
研究開始時の研究の概要 |
爆轟波(ばくごうは)を用いた爆轟燃焼器は、高速燃焼による燃焼器の小型高出力化と既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率を実現する。しかしながら、非定常燃焼器特有の煩雑さにより爆轟燃焼器の潜在的優位性は実験的に確認されていない。本研究の最終目的は、この優位性(供給ガス全圧に対する高い既燃ガス全圧)を実験的に立証し、実用化研究へつなげることである。この最終目的に対して、独自に提案した反射往復爆轟燃焼器を用いた3軸推力測定、燃焼器内部の圧力測定・可視化実験を同時に実施し、既燃ガス全圧の高精度推定法の確立および直接可視化観測によるその物理的な根拠付けを行うことが本研究の目的である。
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研究実績の概要 |
極超音速燃焼波(デトネーション波)を用いた推進エンジンは、超高速燃焼による燃焼器の小型化、高い理論熱効率、衝撃波断熱圧縮による圧縮機簡素化を実現する、革新的推進エンジンである。現在までにデトネーション燃焼による圧力ゲイン(酸化剤全圧よりもデトネーションによって燃焼した既燃ガスの全圧が上回ること)は実験的に確認されていない。 本研究の最終目的は、既燃ガス全圧を高精度に評価し、圧力ゲインを阻害するメカニズムを明らかにすることである。当該年度は、回転デトネーションエンジン(RDE)におけるデトネーション波マッハ数(圧力ゲインを支配するデトネーション波強さの指標)を調査した。外径60mmの二重円環形状の燃焼器を用い、燃料としてエチレン、酸化剤として酸素を使用した。デトネーション波が伝播するインジェクタ面(燃焼器底部)付近に高応答圧力センサをフラッシュマウントし、推進剤質量流束を変化させた。また、燃焼器出口側を高速度カメラで撮影し、回転伝播するデトネーション波の伝播速度を測定した。 実験の結果、推進剤質量流束の増加に伴いデトネーション波伝播速度が微増した。しかしながら、デトネーション波通過前後の圧力差は低下した。また、逆流量の指標であるインジェクタ流体力学的閉塞率は減少した。この結果は、デトネーション波伝播速度が増加しても、デトネーション波マッハ数(伝播速度/混合気音速)が低下していることを示唆している。また、マッハ数減少の原因として、デトネーション波前面でのデフラグレーション燃焼が重要であることを示した(Noda et al., Acta Astronautica, 2023)。
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現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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