| 研究概要 |
スクラムジェットは,飛行マッハ数が6程度以下では亜音速モード燃焼,それ以上出は超音速モード燃焼を行うことによって広いマッハ数範囲で高い性能を維持できる。このモード間の遷移は,燃料と空気の混合及び燃焼とその発熱により生ずる擬似衝撃波の相互干渉により生ずる複雑な現象であり,詳細な機構は未だ解明されていない。本研究では,この遷移機構を解明するため,相互に干渉している現象を切り離しながら同様の状態を作り出し、それぞれの現象を独立に変化させることによって互いの影響を調べる。
今年度は,まず室温の大気を吸込んだ超音速流中に燃料の代わりにヘリウムを噴射するcold flow実験を行った。擬似衝撃波は試験部下流に設置されたバルブの開度を調節して背圧を高めることにより発生させた。これにより,噴射条件とは関係なく,擬似衝撃波を試験部内の任意の位置に固定することができた。噴射したヘリウムの混合は擬似衝撃波の存在により著しく促進された。促進の度合いは噴射孔と擬似衝撃波の先頭の位置に依存し,擬似衝撃波が上流にあるほど効果が大きい。テストセクションの下面から噴射した噴流は主に横方向に広がるが,先頭衝撃波の位置によって拡散の方向にも違いが見られた。
次のステップへ進むため,プラズマトーチに熱源,燃料噴射器,点火器の3つの役割を同時に果たさせ,制御された加熱・燃焼により擬似衝撃波を発生させることを試み良好な結果を得た。すなわち,プラズマトーチの投入電力を変化させることにより,空気流への加熱量を変えて衝撃波の強さを制御できた。さらに,プラズマトーチの作動気体として窒素と水素の混合気を用い,水素割合を増やすことによって気流内での燃焼による発熱量を制御し,発生する擬似衝撃波の強さを変えることができることが分かった。
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