| 研究課題/領域番号 |
03452100
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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, 教授 (60123147)
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| 研究分担者 |
後藤 登 東京都立科学技術大学, 工学部, 助手 (50099363)
磯田 浩 大妻女子大学, 社会情報学部, 教授 (80012186)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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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 / 低圧 / 着火 / 燃焼 / マグネシウム / アルミニウム |
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| 研究概要 |
火星大気主成分のCO_2を酸化剤・作動流体としMgやAlを燃料とする火星用ジェットエンジン燃焼器開発の基礎データを得るために、低圧CO_2雰囲気下でのMgとAlの着火・燃焼過程を調べ、以下の成果を得た。
(1)8Kpa程度の低い圧力のCO_2中でもAlやMgは着火・燃焼することが出来る。
(2)初期反応膜を有しないAlが自発着火するか否かは、着火初期過程での反応膜形成の有無によって決まる。その形成は表面からのAl蒸気の無次元吹出し速度によって支配され、それが臨界速度を越えたときに着火が起こる。
(3)Alの自発着火温度は約1550〜2000℃の範囲にあり、CO_2の雰囲気圧力や淀み流流速が低くなるにつれて低下する。
(4)Alの燃焼過程は圧力によって変わらず、凝縮したAl_2O_3とCOとを形成するAl蒸気の一様な拡散火炎を伴って燃焼する。
(5)Mgの着火は、反応速度支配の表面反応過程で最初に形成される薄い保護的な表面膜が破れた後、CO_2拡散によって支配される気相反応過程が活発になることによって起こる。
(6)Mgの自発着火温度は約800〜900℃の範囲にあるが、雰囲気圧力が下がるとともに低下し、淀み流流速には殆ど影響されない。
(7)Mgは、凝縮したMgOとCOとを形成するMg蒸気の拡散火炎によって燃焼する。しかしAlとは異なってCOが液体Mgと反応できるため、MgOと炭素からなる表面膜も同時に生成され、この膜の作用によって燃焼は間欠・局所的に起こる。
(8)Mgを火星用ジェットエンジンに使用する場合には、表面反応膜の形成による燃焼速度の低下を防止するため、Mgは極超微粒子か蒸気の形で供給する必要がある。
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