2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Verification of End-burning Type Hybrid Rockets Using Optical Modeling Technology
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15K14243
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
永田 晴紀 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40281787)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 端面燃焼 / ロケット / 航空宇宙工学 / 燃焼 / 固体燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目的：本研究は、高い燃焼効率、燃焼の全期間での定常な燃焼、優れたスロットリング特性等、多くの利点が理論的に示されながら、燃料の形状が加工困難なため実証が断念されてきた端面燃焼式ハイブリッドロケットについて、紫外線硬化樹脂の光造形技術に一次元規制液面法という独自の手法で改良を加え、誤差が0.1 mmを下回る精度で樹脂を成型することを可能とした高精度3Dプリンタにより、端面燃焼式ハイブリッドロケットで要求される構造の燃料樹脂を成型し、成形された燃料樹脂を用いて、端面燃焼式ハイブリッドロケットの優れた動作特性を実証することを目的とする。
H28年度成果：内径0.3 mmの微小単ポート燃料試料を用いて、高圧力雰囲気条件で燃え広がり／安定燃焼機構を実験的に調査した。大気圧条件では観察されなかった燃え広がり燃焼が、高圧力条件では観察された。過去の燃料管内燃え広がり研究では管内摩擦速度に燃え広がり燃焼と安定燃焼を分ける閾値が存在することが示されていたが、微小燃料管においても同様に閾値が存在することが示された。マルチポート燃料試料を用いた端面燃焼式ハイブリッドロケットの地上燃焼実験では、酸化剤流量の違いにより燃料と酸化剤の流量比であるO/Fに違いが見られないことが示され、端面燃焼式の重要な利点の一つが実証された。一方で、燃焼中に酸化剤流量を変化させた時の燃料流量の応答に時間がかかること、および、燃料流量がスロットリング履歴に依存するヒシテリシスが観測されるという予想外の結果も得られた。
期間全体の成果：燃料樹脂の成型および端面燃焼式ハイブリッドロケットの優れた燃焼特性の実証という研究目標は、ほぼ達成された。一方で、酸化剤流量の変化に対する燃料流量の応答時間が想定より1桁長い、および、燃料流量がスロットリング履歴に依存するヒシテリシス特性を示すという、想定していなかった結果も得られた。
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