2008 Fiscal Year Annual Research Report
B/KNO3火薬のレーザー着火・燃焼比例則の確立とレーザー着火スラスタへの応用
| Project/Area Number |
20760550
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
|---|
Principal Investigator |
中野 正勝 Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology, ものづくり工学科, 准教授 (90315169)
|
|---|
| Keywords | 航空宇宙工学 / ロケット / 周体推進薬 / レーザー着火 / マイクロスラスタ |
|---|
| Research Abstract |
B/KNO3火薬のレーザー着火・燃焼比例則の確立を目標として, 直径3.2mm、長さ2.0mmのボロン硝石(B/KNO3)の円筒形ペレットを用いて雰囲気圧に対する燃焼節速度を測定した。この寸法のペレットは申請者らが開発したマイクロレーザー着火スラスタに用いられたものと同一である。一般に火薬の燃焼速度は、試験に供するペレットの寸法の影響を受けるが、本研究の目標は取得したデータを用いて申請者らが開発したレーザー着火マイクロスラスタの性能を改善することであるため、同一サイズのペレットを用いて燃焼速度などの基礎データを取得することとした。
実験は寸法800mm角の真空容器内で行い、精密な圧力の測定が可能なバラトロン真空計を新規に購入して、圧力を計測しながら燃焼速度を取得した。真空容器内部の圧力は、レーザー着火スフスタの立ち上がり時の燃焼室圧力を概算して1kPa以上の領域とした。真空容器内部はB/KNO3が大気中の酸素や窒素と反応することを避けるためにArガスで99, 99%以上置換した上で行った。燃焼遠度は最高撮影コマ数200fpsの高速度カメラを用いて着火から燃焼終了までの時間を取得画像から算出した。その結果、大気圧から10kPaまではB/KNO3ペレットの燃焼速度は、ほぼ圧力に対して線形に減少するのに対して、1kPa付近ではほぼ変化しないことが確認された。火薬の多くはr=aPnで示されるVielleの法則に従って燃焼速度が変化するが、本実験の結果はそれと大きく異なっている。試験装置の都合上、0.1MPa以上の燃焼速度を計測することができなかったため、九州工業大学の加圧容器を用いて0.1MPaから0.2MPaまでの燃焼速度の計測を行った。これによりレーザー着火スラスタの着火からインパルス発生に至る過程の評価に必要なB/KNO3ペレットの燃焼速度データを取得することができた。
|
