Effects of Sustainable Aviation Fuel Components on Jet Engine Combustion and Exhaust Gas Dynamics

持続可能な航空燃料を用いたジェットエンジンの排気特性，最適な燃料形態および地球環境に及ぼす影響を明らかにするため，燃料中に含まれる官能基や物性の影響が燃料の排気特性や希薄燃焼限界等に及ぼす影響を実験的に調べている．燃料の化学反応や物理特性をガスクロマトグラフィ－ガスクロマトグラフィ－質量分析器(GC-GC-MS)によって得られるスペクトルの低次元化による分類から明らかにすることを目標する．SAFであるHEFAに対し，芳香族燃料を加えることで，ジェットエンジンモデル燃焼器のパイロットバーナにおける希薄限界特性を高エンタルピ風洞を用いて調べた．HEFAとJetA-1の希薄限界に関して，HEFAの方がJetA-1より高当量比側であることが示された．また，化学発光ベースの動的モード分解を実施することで振動モードを明らかにした．JetA-1の場合は希薄限界付近でリミットサイクル的な挙動を示すのに対し，HEFAの場合は不規則な挙動を示した．本年度は，HEFAに芳香族であるトルエンを10%，20%加えた燃焼試験を実施した．トルエンを加えた場合，HEFAと比較して希薄限界がトルエンの付加量に応じて高当量比側にずれる結果が得られた．芳香族環により化学反応が制限されたと考えられる．また，トルエン付加燃料において，JetA-1同様の旋回構造の振動モードが確認された．燃料の官能基の影響を機械学習により明らかにするため，既存のGC-MSを改良したGC-GC-MSの導入を行った．本年度は実験装置の構築を実施し，最終的に予備計測を実施した．本研究で構築したGC-GC-MSを使用し軽油に対して計測を実施した．結果，軽油に含まれる含有成分に関して，重成分の分離にはさらなる工夫が必要であるが，軽成分は明確に分離することができた．今後手法を改善することにより，各成分を明確に分離できる可能性を示すことができた．

持続可能な航空燃料を用いたジェットエンジンの排気特性，最適な燃料形態および地球環境に及ぼす影響を明らかにするため，燃料中に含まれる官能基や物性の影響が燃料の排気特性や希薄燃焼限界等に及ぼす影響を実験的に調べている．燃料の化学反応や物理特性をガスクロマトグラフィ－ガスクロマトグラフィ－質量分析器(GC-GC-MS)によって得られるスペクトルの低次元化による分類から明らかにすることを目標する．SAFであるHEFAに対し，芳香族燃料を加えることで，ジェットエンジンモデル燃焼器のパイロットバーナにおける希薄限界特性を高エンタルピ風洞を用いて調べた．HEFAとJetA-1の希薄限界に関して，HEFAの方がJetA-1より高当量比側であることが示された．また，化学発光ベースの動的モード分解を実施することで振動モードを明らかにした．JetA-1の場合は希薄限界付近でリミットサイクル的な挙動を示すのに対し，HEFAの場合は不規則な挙動を示した．本年度は，HEFAに芳香族であるトルエンを10%，20%加えた燃焼試験を実施した．トルエンを加えた場合，HEFAと比較して希薄限界がトルエンの付加量に応じて高当量比側にずれる結果が得られた．芳香族環により化学反応が制限されたと考えられる．また，トルエン付加燃料において，JetA-1同様の旋回構造の振動モードが確認された．燃料の官能基の影響を機械学習により明らかにするため，既存のGC-MSを改良したGC-GC-MSの導入を行った．本年度は実験装置の構築を実施し，最終的に予備計測を実施した．本研究で構築したGC-GC-MSを使用し軽油に対して計測を実施した．結果，軽油に含まれる含有成分に関して，重成分の分離にはさらなる工夫が必要であるが，軽成分は明確に分離することができた．今後手法を改善することにより，各成分を明確に分離できる可能性を示すことができた．