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Closed-loop Control of Hybrid Rockets Using Solid Fuels Manufactured by Multi-material Additive Manufacturing

使用多材料增材制造制造的固体燃料的混合火箭的闭环控制

基本信息

批准号：
21K14346
负责人：
小澤晃平
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に実施したA-SOFTハイブリッドロケットの燃焼実験において、燃料後退の時間解像を示すセンサ電圧が、その他の実験データから期待される値とは大きく異なる時間履歴を燃焼中盤以降に示したため、本年度は主にその原因究明を試みた。まず、センサ電圧の変化原因を生ずる可能性を個別要素に分類した。大まかな要素分類は以下のようなものである(実際には、各要素を更に細かい要素やシナリオに分類している)：(1)センサ電圧の伝達経路や計測システムに起因するもの(2)センサ構造である、梯子状抵抗構造そのものの特性変化によるもの(3)局所燃料後退時間履歴が現象通りの値を示した(センサ構造部位のみの固体燃料の脱落など、大きな燃料後退)。本年度は原因となった要素を特定できるよう、アクチュエータの接続構成を様々に変更したドライランを複数回試行した。いくつかの試行では、燃焼実験時の最大1/10程度と小さな電圧変動を観察したが、燃焼実験時と同規模の電圧変動を再現することはできなかった。一方、前年度までに取得した円筒形状エンジンの燃焼実験や可視化観察の結果データについては、本年度に前年度に引き続き詳細なデータ解析を実施し、それぞれAIAA AVIATIONにおける学会発表、火薬学会の英語論文誌での査読論文化を行うなど、成果をまとめた。特に後者については、本年度実施した後解析による新しい知見を論文としてまとめることができた。具体的には、取得したハイスピードカメラ映像に対して、煤輻射光の影響が低いフレームのみから固体燃料表面を映すピクセルのみを用いて映像を再構成することにより、梯子抵抗構造が固体燃料表面を流動する様子を可視化することに成功した。前年度までに取得した実験データに加え、後処理映像から、燃料後退センサ構造の破壊プロセスを明確にした。

In the past year, the A-SOFT combustion system was implemented, and the fuel retreat time resolution was displayed. The voltage and other conditions were expected to be different. The time performance of the combustion system was reduced. The reason for the current year's main problem was investigated. The reason for the change of the voltage is classified according to the possibility of individual factors. The main elements are classified as follows: (In fact, each element is further divided into three categories: (1) the cause of the current distribution and measurement system;(2) the characteristic change of the ladder resistance structure;(3) the fuel retreat time; and (4) the fuel retreat phenomenon. This year, the number of reasons and factors for the establishment of a joint venture has increased. The maximum 1/10th of the combustion time and the minimum voltage are detected. The combustion time and the voltage of the same scale are reproduced. In the previous year, the results of combustion and visual inspection were obtained. In the current year, the results of detailed analysis were carried out. In addition, AIAA AVIATION was used to develop the society's table and English paper journal. In particular, this year's implementation of the analysis of the new knowledge to see the paper Specifically, the effect of coal radiation on the surface of solid fuel was successfully visualized by using a ladder resistance structure. In the past year, the company has obtained the following information: