宇宙用2液推進系の小型化：液体推進剤噴射下のデトネーション燃焼挙動の解明

太空双液推进系统的小型化：阐明液体推进剂喷射下的爆震燃烧行为

• 批准号: 22K14422
• 负责人: 川崎 央
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14422/
• 关键词: デトネーション; 宇宙推進; 化学推進; ロケットエンジン; 小型推進機; 燃焼

本研究では、小型の軌道間輸送システムに適合的な小推力化学ロケットエンジンの実現のため、デトネーション燃焼の利用による2元推進剤式ロケットエンジンの小型化を志向する。デトネーションエンジンにおいては、理想的なデトネーションの大きな衝撃波Mach数により得られる全圧上昇が潜在的メリットとして期待されているものの、推進剤混合度の非一様性や推進剤充填の非一様性をはじめとする燃焼器内の種々の非理想性に起因して、実際には現在までのところこの潜在的メリットが現実のものとなっていない。そこで、デトネーション燃焼の適用により小型ロケットエンジン中の燃焼過程がどのようなものになるのか詳細な検討を行う。本年度は、主として、小型デトネーションエンジンに適合的な、微小流量においても推進剤の混合状態を良好に保てる可能性のある、微細溝加工インジェクターについて検討を行った。本インジェクターは、微細な溝を多数並べた鋸歯状の部品と平面部品を、適切な公差の下で組み合わせることにより、微細で稠密なインジェクター構造を実現するものであり、実際のデトネーションエンジンにおける非理想性を、小型エンジンにおいても低減できる可能性がある。本インジェクターのエレメントを製作し、水流し試験を行うことで、本インジェクターに特有の物理過程について注意深く設計を行う必要があることが明らかになった。また、小型デトネーションエンジンの燃焼器壁の大きな曲率はデトネーション伝播に大きな影響を与える可能性があるが、関連したデトネーション波と希薄波の干渉現象についても知見が得られた。

This study で は, small の rail transport between シ ス テ ム に suitable な small thrust chemical ロ ケ ッ ト エ ン ジ ン の be presently の た め, デ ト ネ ー シ ョ ン combustion 焼 の using に よ る 2 yuan advance tonic type ロ ケ ッ ト エ ン ジ ン の miniaturization を ambition す る. デ ト ネ ー シ ョ ン エ ン ジ ン に お い て は, ideal な デ ト ネ ー シ ョ ン の big き な blunt shock wave Mach number に よ り have ら れ る 圧 rise が all potential メ リ ッ ト と し て expect さ れ て い る も の の, promote tonic mixture の non a others や propulsion tonic filling の non a others を は じ め と す る combustion 焼 in の kind 々 の non ideal に cause し て, The real world に に present まで まで と と ろ ろ な potential メリットが real world <s:1> <s:1> となって となって となって な な. そ こ で, デ ト ネ ー シ ョ ン combustion 焼 の applicable に よ り small ロ ケ ッ ト エ ン ジ ン 焼 の combustion process in が ど の よ う な も の に な る の か detailed な う beg を 検 line. は this year, the main と し て, small デ ト ネ ー シ ョ ン エ ン ジ ン に suitable な, small flow に お い て も promote good tonic の mixed state を に bartender て る possibility の あ る, micro groove machining イ ン ジ ェ ク タ ー に つ い て 検 line for を っ た. This イ ン ジ ェ ク タ ー は, subtle な ditch を most and べ た saw 歯 shape の part と plane part を, appropriate な tolerance の み で group under close わ せ る こ と に よ り, imperceptible で dense な イ ン ジ ェ ク タ を ー structure be presently す る も の で あ り, be interstate の デ ト ネ ー シ ョ ン エ ン ジ ン に お け る non ideal を, small エ ン ジ ン に お い て も low cut で き る can Ability がある. This イ ン ジ ェ ク タ ー の エ レ メ ン ト し を し making, water test line を う こ と で, this イ ン ジ ェ ク タ ー に の unique physical process に つ い て note deep く line design を う necessary が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, small デ ト ネ ー シ ョ ン エ ン ジ ン の combustion 焼 wall の big き な curvature は デ ト ネ ー シ ョ ン 伝 sowing に big き な influence を and え る possibility が あ る が, masato し た デ ト ネ ー シ ョ ン wave と bush usunami の dry involved phenomenon に つ い て も knowledge が must ら れ た.

项目成果

反射点距離による水素及び炭化水素燃料を含む化学反応系の爆轟性の定量評価

基于反射点距离的含氢和碳氢燃料化学反应体系的可爆性定量评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 孫 涵;川﨑 央;伊東山 登;松岡 健;笠原 次郎
• 通讯作者: 笠原 次郎

Data-driven Modeling of Reflection Point Distance Relevant to Diffracting Detonation Wave by using Machine Learning

利用机器学习对与衍射爆震波相关的反射点距离进行数据驱动建模

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Kawasaki;H. Hasegawa;H. Sun;H. Watanabe;N. Itouyama;K. Matsuoka;J. Kasahara;A. Matsuo;I. Funaki
• 通讯作者: I. Funaki

回折デトネーションにおける反射点距離の初期温度依存性に関する実験的研究

衍射爆轰反射点距离与初始温度关系的实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Akira tatsumi;Kazuhiro Iijima;Masahiko Fujikubo;菊地 湧生，川﨑 央，孫 涵，伊東山 登，松岡 健，笠原 次郎
• 通讯作者: 菊地 湧生，川﨑 央，孫 涵，伊東山 登，松岡 健，笠原 次郎

Experimental study on detonation-diffraction reflection point distances in hydrogen and gaseous hydrocarbon reactive systems

• DOI: 10.1016/j.combustflame.2022.112329
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: Combustion and Flame
• 影响因子: 4.4
• 作者: Hanxing Sun;A. Kawasaki;N. Itouyama;K. Matsuoka;J. Kasahara