| 研究概要 |
パルスデトネーションエンジン(PDE)において十分な推力を得るには,エンジンを高速作動させる技術を開発することが不可欠である.PDEを高速作動させるには,まず燃料(水素)と酸化剤(空気)を高速で噴射し両者を短時間のうちに混合させることが必要である.次に混合気体を着火させた際に,速やかにデトネーション波へと遷移させること,さらにデトネーション波が通過した後の既燃気体を高速で排気し,次の新しい混合気を噴射することなどがエンジン高速化の鍵となる.
本研究では,燃料と酸化剤をエンジン筒内に噴射する数を増やすことにより,エンジン全領域に渡り混合気を短時間のうちに充填する方法を採用した.さらに,燃焼後の既燃気体を膨張波によって自然排気するのみではなく,エンジンの管端に掃気用のバルブを新たに設け,空気を高速で噴射し既燃気体を強制掃気することによってパルスデトネーションエンジンの作動周波数を向上させることができることを明らかにしている,エンジンの作動周波数および掃気に要する時間を変化させて実験を行ったところ,作動周波数を増加させ高速作動させるほど,掃気に要する時間も増加することが明らかにされた.これは,作動周波数を増加させると膨張波による自然掃気が十分に行われず,強制掃気の時間を増加させる必要があることを示している,最終的には噴射量,掃気時間を最適化することにより,試作エンジンの周波数40Hzまで安定的な間欠作動を実現することができた.さらに,燃料・酸化剤および掃気用のバルブをさらに高速作動させるには,ロータリーバルブを採用することが望ましいことから,PDE用のロータリーバルブの試作を行い,その特性について実験的に調査を行った,
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