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飛行実験による回転爆轟波型推進器の微小重力下推力特性と多孔壁噴射器の冷却特性解明

通过飞行实验阐明微重力下旋转爆轰波推进装置的推力特性和多孔壁喷射器的冷却特性

基本信息

批准号：
19J15418
负责人：
後藤啓介
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

極超音速で衝撃波を伴い伝播する燃焼波「デトネーション波」を円筒構造の燃焼器内に連続的に伝播させて推力を取り出すエンジン「回転デトネーションエンジン(RDE)」は，混合促進・化学反応が短距離で完結し，機械的圧縮無しに予混合気が自立圧縮されることで，小型で高性能な宇宙推進エンジンを実現しうる．筆者はRDEを用いた革新的な化学推進システム構築に対し喫緊の課題である①世界に先駆けた宇宙空間でのRDEの性能評価・技術実証，②デトネーション燃焼領域近傍の革新的冷却機構の開発という2つの課題に対し，下記の通り研究を行った．①2021年にJAXA宇宙科学研究所の観測ロケットS-520-31号機を用いたデトネーションエンジンの宇宙空間での飛行実証が計画されており，振動・衝撃・ダイナミックバランス・熱環境・微小重力可での使用を想定した，フライアブルなシステムの構築，およびシステムに供せるRDEの性能実証が必要不可欠であった．そこで筆者を含むプロジェクトチームは，フライアブルなシステム，「デトネーションエンジンシステム（DES）」を完成させ，筆者はこのシステムにRDEを供して実際の飛行試験環境を模擬した地上試験の作動データの取得に成功し，本システムが宇宙空間を飛翔した際の運動の変化をリアリスティックに推定可能とした．②高熱負荷の生じるインジェクタ近傍において，その推進剤噴射に伴う非定常な流体現象を冷却技術へ応用し，内筒の無い単円筒RDEの外筒側壁面に全推進剤インジェクタ孔を配置した推進噴射冷却機構を考案・実装した．可視観察と4秒の燃焼試験から噴射面近傍の未燃混合気層が流入熱流束を低減する熱防御層として機能し，壁面に侵入する残熱量は推進剤ガスとの熱交換で処理されるという本冷却機構の流体構造・熱交換メカニズムを明らかにし，本冷却機構の根本原理の知見を獲得した．

The extreme supersonic wave is accompanied by the broadcast of the burning wave, the sound wave, the cylinder, the tube, the The small-scale high-performance cosmos promotes the realization of environmental pollution. RDE uses the innovative chemical promotion technology of the world, the first of its kind in the space, the performance of the RDE, the technology of the world, and the cooling machinery of the near-field innovation in the field of fuel and firepower. In 12021, the JAXA Institute of Cosmic Sciences used the computer S-520-31 to carry out the design and implementation of the space vehicle in the space environment. The environmental microgravity is capable of using conceivable equipment. It is necessary to improve the performance of the RDE. It is necessary to ensure that the performance of the international bank is not affected by the performance of the international bank of the international bank of the United States. it is necessary to ensure that the performance of the international bank is not affected by the performance of the international bank of the international bank of the United States. it is necessary to ensure the performance of the international bank's environmental model. the performance of the environmental model is successful. In this paper, it is presumed that there is a possibility that the airborne aircraft in the universe may be affected. 2 the airborne airborne vehicle is used in the vicinity of the airborne vehicle, which promotes the use of the cooling technology for the launch vehicle with the unsteady fluid image. The wall of the inner tube is free of fuel, the RDE, the outer tube, the wall of the tube, the wall, the wall. The amount of intrusive heat and residue on the wall can be improved. The cooling machine is responsible for the production of fluids. The cooling machine is aware of the basic principle of the cooling mechanism.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Cylindrical Rotating Detonation Engine Cooling by Means of Propellant Injection

DOI：
10.2514/6.2020-3855
发表时间：
2020-08
期刊：
AIAA Propulsion and Energy 2020 Forum
影响因子：
0
作者：
Keisuke Goto;Kosei Ota;A. Kawasaki;H. Watanabe;N. Itouyama;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo
通讯作者：
Keisuke Goto;Kosei Ota;A. Kawasaki;H. Watanabe;N. Itouyama;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo

Combustion Pressure Distributions and Thrust Performance in Small Cylindrical Rotating Detonation Engines

小型圆柱形旋转爆震发动机的燃烧压力分布和推力性能

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
R. Yokoo;K. Goto;A. Kawasaki;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;D. Nakata;I. Funaki
通讯作者：
I. Funaki

Propulsion Performance of Cylindrical Rotating Detonation Engine

DOI：
10.2514/1.j058322
发表时间：
2020-12
期刊：
AIAA Journal
影响因子：
2.5
作者：
R. Yokoo;Keisuke Goto;Juhoe Kim;A. Kawasaki;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;I. Funaki
通讯作者：
R. Yokoo;Keisuke Goto;Juhoe Kim;A. Kawasaki;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;I. Funaki

Experimental study of internal flow structures in cylindrical rotating detonation engines

圆筒旋转爆震发动机内流结构实验研究

DOI：
10.1016/j.proci.2020.08.001
发表时间：
2021
期刊：
Proceedings of the Combustion Institute
影响因子：
3.4
作者：
Yokoo Ryuya;Goto Keisuke;Kasahara Jiro;Athmanathan Venkat;Braun James;Paniagua Guillermo;Meyer Terrence R.;Kawasaki Akira;Matsuoka Ken;Matsuo Akiko;Funaki Ikkoh
通讯作者：
Funaki Ikkoh

Propulsive Performance of Rotating Detonation Engines in CH4/O2 and C2H4/O2 for Flight Experiment

飞行实验用旋转爆震发动机在 CH4/O2 和 C2H4/O2 中的推进性能

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Goto;A. Kawasaki;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;D. Nakata;R. Yokoo;J. Kim;I. Funaki;M. Uchiumi
通讯作者：
M. Uchiumi

DOI：
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作者：
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作者：
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後藤啓介其他文献

単純円筒構造の小型回転デトネーションエンジンの燃焼特性に関する実験的研究

简单圆筒结构小型旋转爆震发动机燃烧特性实验研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
横尾颯也;後藤啓介;金周会;川崎央;松岡健;笠原次郎;松尾亜紀子;船木一幸
通讯作者：
船木一幸

回転デトネーションエンジンにおいて発生するトルクおよび力の6軸力覚センサを用いた計測

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DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
澤田悟;後藤啓介;石原一輝;川崎央;松岡健;笠原次郎;松尾亜紀子;船木一幸
通讯作者：
船木一幸

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DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
後藤啓介;横尾颯也，ブヤコフバレンティン，澤田悟，野田朋之，ビクトリアジョセフ，川崎央，松岡健，笠原次郎，松尾亜紀子，船木一幸，有松昂輝，稲積慧，中田大将，内海政春，川島秀人
通讯作者：
横尾颯也，ブヤコフバレンティン，澤田悟，野田朋之，ビクトリアジョセフ，川崎央，松岡健，笠原次郎，松尾亜紀子，船木一幸，有松昂輝，稲積慧，中田大将，内海政春，川島秀人

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DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
ブヤコフバレンティン;野田朋之;澤田悟;ジョセフビクトリア;後藤啓介;石原一輝;渡部広吾輝;伊東山登;川崎央;松岡健;松山行一;笠原次郎;中田大将;内海政春;松尾亜紀子;船木一幸;竹内伸介;和田明哲;岩崎祥大,羽生宏人
通讯作者：
岩崎祥大,羽生宏人