| 研究課題/領域番号 |
23K20036
|
|---|
| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際先導研究)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
理工系
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
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)
|
|---|
| 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)
中田 大将 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90571969)
内海 政春 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60727634)
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)
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
川崎 央 静岡大学, 工学部, 准教授 (20802242)
江口 光 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (30904552)
伊東山 登 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (50881215)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2023-11-17 – 2030-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
685,100千円 (直接経費: 527,000千円、間接経費: 158,100千円)
2029年度: 91,000千円 (直接経費: 70,000千円、間接経費: 21,000千円)
2028年度: 96,200千円 (直接経費: 74,000千円、間接経費: 22,200千円)
2027年度: 93,600千円 (直接経費: 72,000千円、間接経費: 21,600千円)
2026年度: 93,600千円 (直接経費: 72,000千円、間接経費: 21,600千円)
2025年度: 96,200千円 (直接経費: 74,000千円、間接経費: 22,200千円)
2024年度: 120,900千円 (直接経費: 93,000千円、間接経費: 27,900千円)
2023年度: 93,600千円 (直接経費: 72,000千円、間接経費: 21,600千円)
|
|---|
| キーワード | デトネーションエンジン / デトネーション / 推進工学 / 観測ロケット / 航空宇宙工学 |
|---|
| 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、日本、米国、ドイツのデトネーションエンジン研究をリードする研究機関で強力な共同研究を実施し、多数の若手研究者の活発な３カ国交流を実施する。米国（Purdue大：先導的PGCガスタービン研究を実施）、欧州（ベルリン工科大：先導的PGC解析研究を実施）と国際共同で強く連携しながら、動的な回転デトネーションエンジン、液体推進剤回転デトネーションエンジン、システムインテグレーション、宇宙飛行実証の関連研究を実施する。
|
| 研究実績の概要 |
米国Purdue大学に博士後期課程学生を派遣し、共同実験を展開し、次年度の派遣も決定した。ドイツベルリン工科大学とEU研究機関との博士後期課程・ポスドク交流協定（H2POWRD）の締結を完了した。若手ポスドク（１名雇用中、２名は次年度から雇用開始）・博士前・後期課程学生を多数雇用し、活発な研究展開を行った。デトネーションエンジンの国際ワークショップIWDP2026の日本開催が決定した。加えて、米国、North Carolina State Universityからの院生滞在、教員招へい、EU（Scotland）でのSpace Propulsion 2025での基調講演、オーストラリアのAPISAT-2024での基調講演を実施し、国際的なコミュニティを活性化しつつ、多くの若手研究者と交流を実施した。サウジアラビアのKAUSTで招待講演を実施し、その後、若手研究者による共同研究の実施が決定した。
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) した。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。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。
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）」）、国際的に研究をリードするための先端的な研究基盤構築が可能となった。
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タービンエンジンの基本設計を完了した。
|
| 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
EU圏全体の若手研究コミュニティと研究交流する枠組（H2POWRD）が正式に契約にいたった点。サウジアラビアのKAUSTはじめ、米国ノースカロライナ州立大学、ドイツDLRなど、新たな連携先が想定以上に増加したため。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)にエクストラサクセスレベルで成功した点は、世界的に極めて高い評価を得ており、計画以上である。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）」）に採択された点や、JAXAを通じて、欧州との協力関係が深化し、企業との共同研究にも発展したことは、大きな成果であり、計画以上である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
若手研究者の雇用を一層拡大し、また、2025年度から研究設備として、加圧された推進剤及び極低温推進剤に対応した燃焼チャンバーを導入し、国際研究拠点として、より一層の充実をはかる。また、以下の研究活動を若手研究者を中心に実施する。
(1) 動的（Dynamic）な回転デトネーションエンジンの物理解明（名大、Purdue大、ベルリン工科大：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、ベルリン工科大：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) 2027年度に予定されている観測ロケットS-520-36号機を用いた宇宙弾道飛行実証（名大、室蘭工大：実験、慶應大：数値解析、JAXA/ISAS：システム検討）：まずは、システム検討を実施し、2025年度中には、基本設計を完了する。
(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。JAXAの宇宙戦略基金（SX拠点）にて、基盤設備の整備を行い、世界的な拠点として、一層の充実をはかる。
|
