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2023 年度 実施状況報告書

ヒドラジン誘導体/四酸化二窒素推進剤の自己着火に及ぼすエアロゾル凝集過程の検討

研究課題

研究課題/領域番号 22K03954
研究機関名城大学

研究代表者

菅野 望  名城大学, 理工学部, 准教授 (40529046)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード推進薬 / 詳細反応モデル / エアロゾル凝集モデル
研究実績の概要

宇宙機の姿勢制御用スラスター推進剤であるヒドラジン誘導体(ヒドラジン及びモノメチルヒドラジン)/四酸化二窒素 (N2H4/N2O4, CH3NHNH2/N2O4) の自己着火メカニズムにおける未解明発熱源と考えられるヒドラジン誘導体-亜硝酸 (N2H4-HONO, CH3NHNH2-HONO) エアロゾル凝集過程の初期段階において重要となる N2H4-HONO, CH3NHNH2-HONO 錯体の熱力学特性について,量子化学計算と統計力学計算による理論予測を行った.
本年度は,(N2H4)n-(HONO)m 錯体について昨年度から n + m ≦ 8, (m = n, n ± 1) まで拡張し,セクショナル法によるエアロゾル凝集モデルの構築に着手した.また,(CH3NHNH2)n-(HONO)m 錯体の数値計算に取り組み,昨年度得られた (N2H4)n-(HONO)m 錯体の結果と比較することで,N2H4 への CH3 置換により錯体の安定化エネルギーが増大すること,水素結合において H 原子受容体となるアミン基への CH3 置換の方が H 原子供与体となるアミン基への置換よりも安定化の程度が大きいことを明らかにした.(CH3NHNH2)n-(HONO)m 錯体は,(N2H4)n-(HONO)m 錯体よりも小さい (CH3NHNH2)2-(HONO)2 からイオン性錯体が安定になることを見出した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

CH3NHNH2-HONO クラスターの熱力学物性の推定について,N2H4-HONO の知見を活用し CH3 置換による安定化を考察することで効率的な検討を試みたが,分子サイズの増加による計算コストの増大により,CH3NHNH2-HONO クラスターの臨界クラスターサイズを推定するには至っていない.

今後の研究の推進方策

N2H4-HONO については,セクショナル法によるエアロゾル凝集モデルの実装を完了し,エアロゾル凝集モデルの有無による自燃性着火遅れ時間の変化を確認する.
CH3NHNH2-HONO については,これまでの計算結果について計算コストの低い理論レベルとの比較を行い,計算精度として許容できる範囲で理論レベルを落とし,臨界クラスターサイズを超える範囲までの検討を行う.

次年度使用額が生じた理由

購入した計算機サーバー(特注品)の構成機器の価格変動による.
次年度での消耗品購入等において,有効活用する.

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] ヒドラジン/亜硝酸エアロゾル凝集う初期過程の理論検討2023

    • 著者名/発表者名
      菅野望
    • 学会等名
      第61回燃焼シンポジウム

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公開日: 2024-12-25  

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