| 研究課題/領域番号 |
63460072
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 東京都立科学技術大学 |
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研究代表者 |
湯浅 三郎 東京都立科学技術大学, 工学部, 助教授 (60123147)
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| 研究分担者 |
西山 正章 東京都立科学技術大学, 工学部, 助手 (30099353)
後藤 登 東京都立科学技術大学, 工学部, 助手 (50099363)
磯田 浩 東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (80012186)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| 研究課題ステータス |
完了 (1989年度)
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| 配分額 *注記 |
5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
1989年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1988年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
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| キーワード | 惑星大気 / ジェットエンジン / 二酸化炭素 / 燃焼 / リチウム / マグネシウム / アルミニウム / ボロン / 金属燃料 / アルミニアム / 着火 / 火炎構造 / 金属 |
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| 研究概要 |
火星や金星の大気のCO_2を酸化剤とし金属を燃料とするジェットエンジンの燃焼器開発の基礎デ-タを得るために、エンジン性能の検討や金属燃料の着火・燃焼過程の解明を行い、以下の成果を得た。
(1)金属燃料の可能性とエンジンの性能:各種の金属の中でMgとAlとがCO_2との発熱量、断熱火炎温度の点で優れており、CO_2大気中の推進機関の燃料となる可能性がとりわけ高い。性能計算の結果、これらを燃料とする火星用ジェットエンジンは多量の燃料を消費はするものの、推力は十分に大きく取ることができることが明らかになった。
(2)二酸化炭素中における金属の着火:LiとMgのCO_2流中の自発着火限界温度はそれぞれ340℃と851℃で比較的低いが、Alはこれらに比べると遙かに着火しにくく、着火限界温度は1800〜1900℃であった。ところがボロンはCO_2流中では着火できなかった。Liは着火過程の初期段階で表面上に保護的でない反応膜がまず形成され、発熱を伴う表面酸化反応が容易に進行する。この場合は表面反応の発熱と周囲への熱損失の釣合のみが着火の限界を支配する。これに対してMgやAlは初期段階で形成される反応膜が保護的なためそれ以上の酸化を妨げ、表面反応膜の物理化学的性質がある特定温度で変質して非保護的にならない限りは着火しないと実験結果より結論づけられた。いずれの金属の場合も最終的には金属蒸気が気相で火炎を形成して着火することが観測された。
(3)二酸化炭素中における燃焼:LiとMg、Alは着火した後、非常に明るい火炎を形成して気相で燃焼し、COと金属酸化物とを生成するのがわかった。しかしLiの場合は、気相で燃焼するのは着火直後の短い間だけで、その後は炭酸リチウムを生成する表面燃焼に遷移した。一方、ボロンは試料を高温に保持すれば活発な表面反応を起こし、他の金属と同様、COと金属酸化物とを生成するのが確認された。
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