自律圧縮型デトネーション推進機の物理解明：高次統合化観測ロケット宇宙飛行実証展開

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H05464
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 笠原 次郎 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60312435)
• 研究分担者: 松尾 亜紀子 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70276418) ; 船木 一幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (50311171) ; 中田 大将 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90571969) ; 内海 政春 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60727634) ; 羽生 宏人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (60353421) ; 松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067) ; 川崎 央 静岡大学, 学術院工学領域, 准教授 (20802242) ; 平嶋 秀俊 崇城大学, 工学部, 講師 (80964486) ; 江口 光 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (30904552) ; 渡部 広吾輝 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20881238)
• 研究期間 (年度): 2019-04-23 – 2024-03-31
• キーワード: デトネーション / 推進工学 / 航空宇宙工学 / 観測ロケット / 自律圧縮

研究成果の概要

圧縮性流体力学の常識を覆すスロートのないロケット燃焼機、液体の燃料酸化剤を用いた推進剤での回転デトネーション作動の物理解明を行った。秒速1500 m/sでの開閉するバルブの原理実証を行い、プレナムから燃焼器にかけてのデトネーションの伝播による管路の閉塞現象を解明し、圧力増加の限界を明らかにした。多孔冷却面構造のデトネーションエンジンの物理を解明し、超小型で冷却性能の高いデトネーションエンジンを明らかにした。観測ロケットS-520-31号機実験にて、システムの宇宙飛行実証に成功するとともに、S-520-34号機実験のフライトモデルを完成させ、2026年度以降の観測ロケット実験の採択につなげた。

自由記述の分野

航空宇宙工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

デトネーション燃焼を利用すると、航空宇宙機の歴史はじまって以来の推進機の超軽量・超高性能化の実現を可能ならしめることができる。具体的には、デトネーションエンジンを用いることで、輸送コストを低下させ、再使用宇宙輸送系・軌道間輸送機系（OTV）・ロケット初段・２段等の実現が容易となる。本研究の成果によって、航空宇宙工学分野において1903年のライトフライヤー以来の原理的に高次元の高性能システムを出現させ、全く新しい航空宇宙分野の学術が切り拓かれる。本研究の成果は、航空宇宙工学の歴史を変え、またエンジンを含んだシステムの革新に資するものである。