液体炭化水素燃料のデトネーション起爆に関する研究

燃焼速度が通常の燃焼の約1000倍にもおよぶ爆発的な燃焼の一形態であるデトネーションの応用例の一つとして,間欠的にデトネーションを発生させ推進力または動力を高効率に得るパルスデトネーションエンジン(PDE)がある.液体燃料は可運性が高く取り扱いが容易でPDEの実用化にはその利用が不可欠である.しかし液体燃料・空気混合気の起爆には困難が伴う.本研究では液体燃料・空気混合気を効率的に起爆するため,起爆に対する影響因子を明らかにする.17年度は,プレデトネータ出口近傍の形状が起爆特性に及ぼす影響を調べた.プレデトネータ出口近傍の形状は,連続運転を行うためには死水領域が無いコーン形状の推力壁が適しているため,コーン形状と従来の急拡大形状の推力壁で起爆状態を比較した.その結果,コーン形状は,急拡大形状に比べてプレデトネータに充填する爆発性の強い混合気が多く必要であることが明らかになった.次に,コーン形状と急拡大形状の推力壁を用いて,プレデトネータと推力壁の距離を変化させて起爆実験を行った.コーン形状では,プレデトネータとの距離に対して起爆状態に変化が見られなかったのに対し,急拡大形状では,距離を近づけると爆に必要な爆発性の強い混合気の量が減り,起爆しやすくなった.これらの結果から類推すると,急拡大形状の推力壁は起爆を促進する効果があるのに対し,コーン形状にはこの効果が小さいと考えられる.したがって,起爆しやすい形状と連続運転に適した形状はトレードオフの関係にある可能性がある.このトレードオフの詳細を明らかにし,これを改善すべく更なる研究が必要である.

燃焼速度が通常の燃焼の約1000倍にもおよぶ爆発的な燃焼の一形態であるデトネーションの応用例の一つとして,間欠的にデトネーションを発生させ推進力または動力を高効率に得るパルスデトネーションエンジン(PDE)がある.液体燃料は可運性が高く取り扱いが容易でPDEの実用化にはその利用が不可欠である.しかし液体燃料・空気混合気の起爆には困難が伴う.本研究では液体燃料・空気混合気を効率的に起爆するため,起爆に対する影響因子を明らかにする.17年度は,プレデトネータ出口近傍の形状が起爆特性に及ぼす影響を調べた.プレデトネータ出口近傍の形状は,連続運転を行うためには死水領域が無いコーン形状の推力壁が適しているため,コーン形状と従来の急拡大形状の推力壁で起爆状態を比較した.その結果,コーン形状は,急拡大形状に比べてプレデトネータに充填する爆発性の強い混合気が多く必要であることが明らかになった.次に,コーン形状と急拡大形状の推力壁を用いて,プレデトネータと推力壁の距離を変化させて起爆実験を行った.コーン形状では,プレデトネータとの距離に対して起爆状態に変化が見られなかったのに対し,急拡大形状では,距離を近づけると爆に必要な爆発性の強い混合気の量が減り,起爆しやすくなった.これらの結果から類推すると,急拡大形状の推力壁は起爆を促進する効果があるのに対し,コーン形状にはこの効果が小さいと考えられる.したがって,起爆しやすい形状と連続運転に適した形状はトレードオフの関係にある可能性がある.このトレードオフの詳細を明らかにし,これを改善すべく更なる研究が必要である.