Study on Self-compression Type Detonation Propulsion: Evolutionary Space-Flight Demonstration Study Using Sounding Rockets

自压缩式爆轰推进研究：探空火箭演化航天飞行验证研究

基本信息

批准号：
19H05464
负责人：
笠原次郎
金额：
$ 400.11万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-23 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)多孔冷却面構造のデトネーションエンジンに関する研究に関しては、H3用リテンションスラスタ軌道上実証に向け水素ー酸素RDEで比推力415秒を達成。横壁からのインジェクションによって、C*性能を保ちながら、熱流束を半減できることを確認した。(2)2024年7月打ち上げ観測ロケットS-520-34号機実験用液体推進剤デトネーションエンジンの作動に成功した。微粒化・気化過程を含む液体推進剤（エタノール-N2O ）に対し、デトネーション伝播を高速度カメラで撮影に成功した。最大３秒の試験に成功し、理想的な推力を得た。観測ロケットS-520-34号機用デトネーションエンジンシステム2（DES2）PFM基本設計が完了した。充填形態、外筒取付後保管状態、フライト形態のDES2系統図を製作した。BBMの設計が完了した（2023.4試験予定）。PFMの基本設計が完了した（2023.12試験予定）。深宇宙探査に必須の上段用のエンジンが、デトネーション燃焼を利用することで小型化、高性能化されることが本実験で実証されている。深宇宙探査のための革新的かつフライアブルな新エンジンシステムを創造しつつある点で、社会的意義のある成果である。(3)冬試験にて、液体推進剤デトネーションエンジンの作動特性実験を実施し、BBM・PFM用燃焼機部を製造し、単体試験を実施した。デフラグレーションモードで最大15秒の燃焼を達成した。液流し試験で流量係数を決定し、作動タイミングの最適条件を決定し、燃焼機-供給系の相互作用を理解した。(4)N2Oの触媒分解ガスにて、エチレンの点火・保炎に成功した。デトネーションの伝播維持の代表特性である「反射点距離」に関して、極めて広い化学種・圧力・温度領域で定量決定法を確立した。

（1）关于用多孔冷却表面结构进行爆炸引擎的研究，用H3保留推进器的氢氧RDE实现了特异性推力。可以证实，从侧壁注入可以通过在保持C*性能的同时减少热通量。（2）用于发射观测火箭S-520-34的实验液体推进剂爆炸引擎成功运行。爆炸传播通过高速摄像头成功地进行，用于液体推进剂（乙醇-N2O），其中包含雾化和蒸发过程。该测试成功了3秒，实现了理想的推力。用于观察火箭S-520-34的爆炸引擎系统2（DES2）的PFM的基本设计已完成。我们创建了一个DES2系统图，用于填充，安装外缸后存储以及飞行格式。 BBM的设计已完成（计划于2023年4月进行）。 PFM的基本设计已完成（计划于2023年12月进行）。该实验已经证明，对于深空探索所必需的上引擎，可以通过利用爆炸燃烧来使其更小，更有效。这是创建用于深空探索的新型，创新和可飞行的引擎系统的社会意义成就。（3）在冬季测试中，进行了实验，以测试液体推进剂爆炸引擎的工作特性，为BBM和PFM制造燃烧机部分，并进行单位测试。在碎裂模式下实现了长达15秒的燃烧。在流体流程测试中确定流量系数，确定操作时间的最佳条件，并了解燃烧机喂养相互作用。（4）使用N2O的催化分解气体成功点燃并持火焰持续。在非常宽的化学物种，压力和温度的“反射点距离”上已经建立了一种定量确定方法，这是维持爆炸传播的典型特征。

项目成果

期刊论文数量（186）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Purdue University(米国)

普渡大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

推進エネルギーシステム工学研究グループ

推进能源系统工程研究组

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Numerical Investigation on Characteristic Lengths for Gaseous Detonation with Dilute Water Spray

DOI：
10.2514/6.2019-4132
发表时间：
2019-08
期刊：
AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum
影响因子：
0
作者：
H. Watanabe;A. Matsuo;Ashwin Chinnayya;K. Matsuoka;A. Kawasaki;J. Kasahara
通讯作者：
H. Watanabe;A. Matsuo;Ashwin Chinnayya;K. Matsuoka;A. Kawasaki;J. Kasahara

Investigation of combustion modes and pressure of reflective shuttling detonation combustor

反射式穿梭爆轰燃烧室燃烧方式及压力研究

DOI：
10.1016/j.proci.2020.07.064
发表时间：
2021
期刊：
Proceedings of the Combustion Institute
影响因子：
3.4
作者：
Yamaguchi Masato;Taguchi Tomoya;Matsuoka Ken;Kawasaki Akira;Kasahara Jiro;Watanabe Hiroaki;Matsuo Akiko
通讯作者：
Matsuo Akiko

ナノ秒パルスレーザーを点火源としたデトネーション遷移過程短縮に関する実験研究

纳秒脉冲激光作为点火源缩短爆轰转变过程的实验研究