Research on the high performance hybrid rocket fuel based on the gaseous species concentration measurement and the reaction mechanism analysis at high heating rate

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本研究は①ハイブリッドロケット燃料後退速度向上、②高加熱速度下での熱分解分析技術開発、③熱分解機構モデル化を三骨子としている。①昨年度は燃焼中のEG添加LT燃料表面の観察を実施した。その結果、EGが燃料表面で膨張し赤熱している様子を観察した．高熱伝導率を有するEGが火炎からLT燃料表面への熱伝達量を増加させ，燃料の溶融・ガス化を促進し燃料後退速度が向上したと考える．また低酸化剤質量流束域での燃料後退速度の顕著な向上が確認された．これは赤熱化EGによるLT燃料表面への輻射熱伝達量増加効果によると考える．さらに，O/Fが3以上の領域において，EG無添加LT460と比較し7%の特性排気速度が向上したことも確認した。②大気圧環境下におけるスキマーＩＦ接続型Py-IA/MS装置を用いた熱分解ガス計測を実施した。分析手法を確立させるため考察が容易なポリスチレンとパラフィンオイルを対象とした。結果、キャピラリー接続方式による先行研究と同等の検出感度で熱分解ガス計測が達成できた他，接続方式に由来する特徴的傾向が得られた。さらに高圧下での観察を可能にすべく、加熱部品は従来品を使用しつつ容器を加圧できるよう設計を進めた。高圧の加熱炉と大気圧のスキマーIF先端部の境界部に板厚変更可能な金属オリフィス板を設置することで，加熱炉内の圧力の調整を可能にした。概念設計は完了と判断している。③初年度に構築したLT燃料熱分解モデルで燃焼阻害因子と特定したエチレンに着目し、含酸素化合物の添加によりエチレンの熱分解生成量を低減させ燃料後退速度の改善を図った。実験結果から含酸素化合物添加剤により熱分解におけるエチレン生成量が減少することが分かり、燃料後退速度の改善が見込まれた。