| 研究課題/領域番号 |
21K04484
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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 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
渡邉 力夫 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20308026)
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| 研究分担者 |
中田 大将 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90571969)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | ハイブリッドロケット / 亜酸化窒素 / 流量係数 / 数値シミュレーション / 推力制御実験 / 亜酸化窒素流れ / 気液二相流 / インジェクタ / ハイブリットロケット / 酸化剤 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
小型ロケットに多く利用されているハイブリッドロケットエンジンにおいて酸化剤流量を知ることは，ロケットの推力制御にとって必須の事項である．本研究では，数値シミュレーションと実験解析により，ハイブリッドロケット酸化剤として使用されている亜酸化窒素の配管内およびインジェクタ内部流れを明らかにし，流量係数やインジェクタからの亜酸化窒素噴射の様子を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
ハイブリッドロケットエンジンは，固体燃料と液体酸化剤を利用する安全なロケットエンジンであり，人工衛星打上用や宇宙機搭載用に利用可能である．エンジン推力を液体酸化剤の流量を制御することで調整可能なことがメリットであるが，酸化剤を燃焼室内に噴射する噴射器を通過する流量特性については不明な点が多い．そこで，数値流体力学と実験を用いて，噴射器を通過する液体酸化剤（亜酸化窒素）の流量特性を明らかにした．また，流量を制御してロケット推力を一定にするような制御系を構築した結果，ロケット推力を安定させることに成功した．
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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エンジンの酸化剤として使用される亜酸化窒素は気液二相流となるため，その流量を特定するのが困難である．本研究では，数値計算により実験装置に使用している噴射器（インジェクター）を通過する流量特性を明らかにすることができた．実験では，ロケット推力を一定にするような制御系を構築し，ロケット推力を一定にすることができた．これにより，ハイブリッドロケットエンジンをロケットや人工衛星用に使用する際の利便性を高めることができた．
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