| 研究課題/領域番号 |
23H05446
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分C
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
笠原 次郎 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60312435)
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| 研究分担者 |
松尾 亜紀子 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70276418)
船木 一幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50311171)
羽生 宏人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60353421)
中田 大将 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90571969)
江口 光 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (30904552)
内海 政春 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60727634)
平嶋 秀俊 崇城大学, 工学部, 講師 (80964486)
川崎 央 静岡大学, 工学部, 准教授 (20802242)
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
伊東山 登 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (50881215)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-12 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
205,010千円 (直接経費: 157,700千円、間接経費: 47,310千円)
2025年度: 40,690千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 9,390千円)
2024年度: 40,300千円 (直接経費: 31,000千円、間接経費: 9,300千円)
2023年度: 65,260千円 (直接経費: 50,200千円、間接経費: 15,060千円)
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| キーワード | デトネーションエンジン / 推進工学 / 航空宇宙工学 / 観測ロケット / デトネーション / 軌道上実証 / 自律圧縮 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
デトネーション（極超音速）燃焼を用いた推進機構が航空宇宙工学分野に革新をもたらしている．本研究では，「動的(Dynamic)」な回転デトネーションエンジンの性能及び「液体推進剤」のデトネーションエンジンの物理を解明する.「液体推進剤」デトネーションエンジンを，観測ロケットを用いた宇宙弾道飛行にてフライト実証し，地球周回軌道上でフライト実証する．以上により，航空宇宙工学分野において人類未到の新システムを出現させ，全く新しい学術を切り拓く．
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| 研究実績の概要 |
(1)観測ロケットS-520-34号機による液体推進剤回転デトネーションエンジンの宇宙飛行実証に成功 (2024年11月14日: エクストラサクセス、世界初) 。
(2)コールドフローによるリテンション（約3秒） エンジン点火、デフラグレーション燃焼（約５秒）、デトネーション燃焼（約2秒）に成功した。
(3)推進性能として、推力は415±52 Nであった。検査面流量を使用すると、c*効率、Isp効率は85%以上を達成した。
(4)宇宙軌道実証プログラムに採択され（JAXA宇宙戦略基金：SX研究開発拠点「デトネーションエンジン・宇宙推進工学革新研究拠点形成（牽引型）」）、本研究を展開するための基盤設備を充実させることができる道筋をつけた。
(5)クラスターRDEの点火研究、衝撃波共振点火器研究、フィルムクーリングRDE研究を実施し、実用化につながる成果を得た。昇圧用RDEタービンエンジン（ターボポンプへの発展想定）の基本設計を完了した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
2024年11月に世界初のエタノール-N2O液体推進剤デトネーションエンジンシステムの宇宙飛行実証(観測ロケットS-520-34号機)に成功した点は、世界的に極めて高い評価を得ており、計画以上である。本研究成果をベースとして、宇宙軌道実証プログラム（JAXA宇宙戦略基金：SX研究開発拠点「デトネーションエンジン・宇宙推進工学革新研究拠点形成（牽引型）」）に採択された点は、計画以上である。
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度には、研究設備として、極低温・加圧型の燃焼チャンバーを導入できる予定であり、より一層の深い基礎研究を実施する。
(1) 動的な回転デトネーションエンジンの物理解明（名大：実験、慶應大：数値解析）:今後も引き続き、「内部空力利用型」「浮遊回転型」「自己圧縮型」の動的（Dynamic）な回転デトネーションエンジンに関して、内部可視化、理論解析モデルの構築を行う。
(2) 液体推進剤のデトネーションエンジン性能の解明（名大、室蘭工大：実験、慶應大：数値解析）：高速度の圧力・温度計測手法、高速度カメラと透過系エンジンを駆使した可視化手法、デトネーションエンジンに特化した数値解析手法を適用し、微粒化実験等を通して、引き続き詳細解明を実施する。
(3) 宇宙弾道飛行実証（名大、室蘭工大：実験、慶應大：数値解析、JAXA/ISAS：システム検討）：2027年度の打ち上げで観測ロケットS-520-36号機にて、宇宙飛行実証の達成を目指す。長秒作動・軽量の回転デトネーションエンジンを研究し、軌道上実証に貢献する。
(4) 地球周回軌道上でのフライト実証（名大、室蘭工大：実験、慶應大：数値解析、JAXA：システム検討）：イプシロンの上段Post Boost Stage (PBS)及びH-3ロケットReaction Control System (RCS)、リテンションスラスタとして、軌道上実証する。
(5) JAXA宇宙戦略基金（SX研究開発拠点）に採択されたので、より高度な基盤設備の下、研究を展開する。
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| 評価結果 |
中間評価
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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