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

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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。