液滴パージとレーザー点火によるパルスデトネーション技術の高度化

• 研究課題/領域番号: 26289323
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 遠藤 琢磨 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00211780)
• 研究分担者: 難波 愼一 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00343294) ; 松岡 健 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40710067)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2014年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: デトネーション / 溶射 / タービン / レーザー / 点火 / エネルギー効率化 / 航空宇宙工学 / 流体工学 / 熱工学 / 水素

研究成果の概要

液滴パージとレーザー点火によるパルスデトネーション（PD）技術の高度化を目的に研究を行った。液滴パージによるPD技術の高度化については、技術の熟成段階に入った。具体的には、PD燃焼器の運転条件を変えた際に液滴パージに関する運転パラメータを如何に調整するかについて、その調整手順を確立し、種々の運転条件に対応できるようになった。レーザー点火によるPD技術の高度化については、技術がまだ未熟なので、単純な系を使った基礎研究を進め、静止した可燃性混合気および100 m/s程度までの高速で流れる可燃性混合気を使い、レーザー点火の特性を従来型のスパークプラグ点火の特性と比較して明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] An experimental study on the ignition ability of a laser-induced gaseous breakdown (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Endo, Y. Takenaka, Y. Sako, T. Johzaki, S. Namba, and D. Shimokuri
  • 雑誌名: Combustion and Flame 巻: 178 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.combustflame.2017.01.016
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduction of air flow rate for pulse-detonation-turbine-engine operation by water-droplet injection (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endo, K. Masuda, W. Watanabe, T. Mukai, H. Nagai, T. Johzaki, and K. Matsuoka
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 11 号: 2 ページ: JTST0022-JTST0022
  • DOI: 10.1299/jtst.2016jtst0022
  • NAID: 130005266525
  • ISSN: 1880-5566
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal Spray using a High-Frequency Pulse Detonation Combustor Operated in the Liquid-Purge Mode (2016)
  • 著者名/発表者名: T., Endo, R., Obayashi, T., Tajiri, K., Kimura, Y., Morohashi, T., Johzaki, K., Matsuoka, T., Hanafusa, S., Mizunari
  • 雑誌名: Journal of Thermal Spray Technology 巻: 25 号: 3 ページ: 494-508
  • DOI: 10.1007/s11666-015-0354-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reinjection of transmitted laser light into laser-produced plasma for efficient laser ignition (2016)
  • 著者名/発表者名: TAKUMA ENDO, YUHEI TAKENAKA, YOSHIYUKI SAKO, TOMOHISA HONDA, TOMOYUKI JOHZAKI, AND SHINICHI NAMBA
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 55 号: 5 ページ: 1132-1137
  • DOI: 10.1364/ao.55.001132
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] パルスデトネーション溶射による低気孔率アルミナ皮膜の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小久保光成, 諸橋佑紀, 望月弘睦, 篠原佑太, 金佑勁, 城﨑知至, 遠藤琢磨, 松岡健, 花房龍男, 竹保義博
  • 学会等名: 平成28 年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: ヴェルクよこすか
  • 年月日: 2017-03-08
• [学会発表] Temperature Control in Pulse-Detonation Thermal-Spray Technology (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Endo, K. Kokubo, Y. Morohashi, K. Kimura, W. Kim, T. Johzaki, K. Matsuoka, T. Hanafusa, and Y. Takeyasu
  • 学会等名: 2016 International Workshop on Detonation for Propulsion
  • 発表場所: National University of Singapore （シンガポール）
  • 年月日: 2016-07-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] パルスデトネーション燃焼器を用いたNiCr溶射皮膜の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小久保光成, 諸橋佑紀, 城﨑知至, 遠藤琢磨, 松岡健, 花房龍男, 竹保義博
  • 学会等名: 第48回流体力学講演会／第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 金沢歌劇座
  • 年月日: 2016-07-07
• [学会発表] プロパン・空気予混合気におけるレーザー点火と火花点火の比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹中祐平, 三紙航平, 城﨑知至, 難波愼一, 下栗大右, 遠藤琢磨
  • 学会等名: 第48回流体力学講演会／第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 金沢歌劇座
  • 年月日: 2016-07-07
• [学会発表] A comparative study of spark ignitions induced by high-power laser and by high-voltage electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takenaka, Y. Sako, K. Mikami, T. Johzaki, S. Namba, D. Shimokuri, and T. Endo
  • 学会等名: Laser Ignition Conference 2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama
  • 年月日: 2016-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] A comparative study of spark ignitions induced by high-power laser and by high-voltage electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Takenaka, Y. Sako, K. Mikami, T. Johzaki, S. Namba, D. Shimokuri, and T. Endo
  • 学会等名: 4th Laser Ignition Conference
  • 発表場所: Pacifico Yokohama (日本)
  • 年月日: 2016-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] レーザー点火におけるレーザー吸収率のコーナーキューブを用いた改善 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨，迫義之，竹中祐平，三紙航平，城﨑知至，難波愼一
  • 学会等名: 平成27年度航空宇宙空力シンポジウム
  • 発表場所: 指宿いわさきホテル
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] 高周波数パルスデトネーション(PD)技術の開発と溶射への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨，松岡健，花房龍男
  • 学会等名: 日本溶射学会西日本支部平成27年度第２回講演会
  • 発表場所: 大阪産業大学梅田サテライトキャンパス
  • 年月日: 2016-01-19
  • 招待講演
• [学会発表] レーザー点火の初期過程に関する実験的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨，迫義之，竹中祐平，三紙航平，城﨑知至
  • 学会等名: レーザー学会第487回研究会
  • 発表場所: くにびきメッセ（松江市）
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] プロパン・空気予混合気におけるレーザー点火および火花点火の初期過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹中祐平，迫義之，三紙航平，城﨑知至，難波愼一，遠藤琢磨
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会西部支部講演会（2015）
  • 発表場所: 広島大学学士会館
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] ガス組成を変化させたパルスデトネーション溶射によるNi-Cr皮膜の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諸橋佑紀，木村圭佑，小久保光成，城﨑知至，遠藤琢磨，松岡健，花房龍男，竹保義博
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会西部支部講演会（2015）
  • 発表場所: 広島大学学士会館
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] レーザー点火における透過光再投入の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨，迫義之，竹中祐平，三紙航平，城崎知至，難波愼一
  • 学会等名: 第53回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] Thermal Spray of Alumina by High-Frequency Pulsed Detonations (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endo
  • 学会等名: International Workshop on Detonation for Propulsion 2015
  • 発表場所: Peking University (中国)
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Heating and Acceleration of Particles by High-Frequency Pulsed Detonations (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endo
  • 学会等名: 25th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
  • 発表場所: University of Leeds (英国)
  • 年月日: 2015-08-02 – 2015-08-07
• [学会発表] Development of a liquid-purge method for valveless pulse detonation combustor using liquid fuel and oxidizer (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuoka, K. Muto, J. Kasahara, H. Watanabe, A. Matsuo, and T. Endo
  • 学会等名: 25th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
  • 発表場所: University of Leeds (英国)
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] レーザー点火における透過光再入射の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹中祐平, 迫義之, 本田智久, 城﨑知至, 難波愼一, 遠藤琢磨
  • 学会等名: 第47回流体力学講演会／第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] Physical Processes in Laser-Induced Gaseous Breakdown (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuma Endo
  • 学会等名: 3ｒｄ Laser Ignition Conference
  • 発表場所: Argonne National Laboratory (米国)
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
  • 招待講演
• [学会発表] Re-Injection of Transmitted Light into Laser-Induced Gaseous Breakdown (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Endo
  • 学会等名: 3ｒｄ Laser Ignition Conference
  • 発表場所: Argonne National Laboratory (米国)
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-30
• [学会発表] 液滴パージ法を用いたパルスデトネーション溶射によるアルミナ皮膜の形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村圭佑
  • 学会等名: 平成２６年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 伊香保温泉 ホテル天坊
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [学会発表] パルスデトネーション(PD)技術とその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨
  • 学会等名: 極超音速燃焼デトネーションの航空宇宙推進機への応用シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] パルスデトネーションによる高融点材料の溶射 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤琢磨
  • 学会等名: 平成26年度航空宇宙空力シンポジウム
  • 発表場所: 皆生グランドホテル天水
  • 年月日: 2015-01-23 – 2015-01-24
• [学会発表] 水素・空気予混合気におけるレーザー点火の初期過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 迫義之
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会西部支部講演会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2014-11-28
• [学会発表] Reduction of the Air Flow Rate for Pulse-Detonation-Turbine-Engine Operation by Water-Droplet Injection (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Watanabe
  • 学会等名: 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
  • 発表場所: ザ・ルイガンズ（福岡）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Thermal Spray by Pulsed Detonations with Liquid-Purge Method (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Obayashi
  • 学会等名: 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
  • 発表場所: ザ・ルイガンズ（福岡）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] パルスデトネーションタービンエンジンにおける空気流量の低減 (2014)
  • 著者名/発表者名: 向卓哉
  • 学会等名: 第４６回流体力学講演会
  • 発表場所: 弘前文化センター
  • 年月日: 2014-07-03 – 2014-07-04
• [学会発表] Thermal Spray by Pulsed Detonations with Liquid-Purge Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuma Endo
  • 学会等名: International Workshop on Detonation for Propulsion 2014
  • 発表場所: Institute of Aviation, Warsaw, Poland
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-24
  • 招待講演
• [産業財産権] 窒化アルミニウムの皮膜製造方法及びその方法により製造される窒化アルミニウム皮膜 (2015)
  • 発明者名: 花房龍男、遠藤琢磨、松浦英次、鈴木忠彦、榎原均
  • 権利者名: 広島県，マイメタリコン，鈴木精工，関西テクノサポート，広島大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-200253
  • 出願年月日: 2015-10-08