次世代固体ロケット用高性能推進薬の組成構築とエネルギー発生特性

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本研究では，高性能酸化剤アンモニウムジニトラミド(ADN)に着目した。ADNを用いた固体ロケット推進薬の実用化のためには最適な推進薬組成を見出すことが必要である。そこで，本年度はADN単体の熱分解・燃焼特性，そして添加剤との混合特性について検討した。ここでの知見は，推進薬の燃焼挙動を把握する際に重要であり，組成の設計の基礎となる。ADN単体の熱分解および燃焼特性を把握するため，それぞれの反応における生成ガスの分析を行った。熱分解反応については，まず熱分析と分光分析の複合システムを用いた熱挙動-生成ガス組成の同時解析を行った。また，生成ガスの圧力測定装置の製作および測定も行い，ガスの生成量を把握した。燃焼特性については，ストランド燃焼試験装置を用いて不活性ガスでADNを燃焼させ，その様子を高速度カメラで観測するとともに，生成ガスの捕集を行い，組成を分析した。さらに，測定時の雰囲気圧力を変化させ，燃焼挙動の圧力依存性を観測した。以上の熱分解反応の分析結果と合わせて熱分解から燃焼に至る反応のメカニズムを推定した。添加剤との混合特性を把握するため，添加剤(可燃剤や燃焼触媒等の候補となる物質)とADNを混合し，物性への影響および熱分解反応に与える影響について検討した。物性については，混合時の反応性および融点の変化を観測し，これらへの影響が大きい物質の種類および特性について把握した。熱分解反応への影響については，混合物を定速昇温した際の熱挙動および生成ガスの組成を単体のデータと比較した。ADNの熱分解反応は多段階で進行するが，それらへの添加剤の影響について整理した。