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デトネーション共振機構を用いた推進システムの実証

利用爆震共振机制的推进系统演示

基本信息

批准号：
10J00996
负责人：
松岡健
金额：
$ 0.9万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

パルスデトネーションエンジン(以下、PDE)は、間欠的な燃焼サイクルであるため推力密度が小さく、高周波数作動化が必須である。高周波数作動デトネーション共振エンジンの実現には、推進剤を高周波数で間欠的に燃焼器内へ供給する「バルブシステム」の開発が必須である。本研究は既に、デトネーション共振用バルブ[申請者ら,JPP,2011]の開発を完了している。本バルブは、推進剤のエンタルピーとバネによって間欠流を生成するため、外部制御装置や外部駆動源が必要ない。本研究は、高周波数間欠流生成バルブとして、新たに多気筒PDE適用型回転バルブ[申請者ら,日本航空宇宙学会誌,2012]を開発した。本回転バルブは、回転バルブのメリットである高推力化(大流量)および高周波数化と同時に、単一回転バルブでの多気筒化(作動周波数=単気筒周波数×気筒数)が可能である.上記のデトネーション共振用バルブは、回転バルブの駆動源(モータ)に応用可能であり、PDEに適したデトネーション共振エンジン用のバルブシステム(回転バルブ+共振用バルブ)となる.本研究は、本回転バルブを用いた単気筒パルスデトネーションロケットエンジン(以下、PDRE)を構築し、160Hz(世界最高)でのPDRE連続作動時の燃焼器内を高時間分解能(3.33μsec)で可視化した[申請者ら,C&F,2012]。その結果、PDE連続作動時の流体挙動の完全可視化に世界で初めて成功した。また、デトネーション遷移(以下、DDT)過程を詳細に解析し、DDTに至る時間を定量的に評価した(連続作動では世界初)。さらに、本回転バルブ式四気筒PDREを構築した[申請者ら,The ISTS Special Issue, 2012]。回転バルブ式四気筒PDREを用いた推力測定実験を行い、最高作動周波数640Hz(160 Hz/tube×4 tubes)を達成した。また、520Hz(130 Hz/tube×4 tubes)の条件において、242Nの最大時間平均推力および251secの最大比推力を得た。

In the following, PDE is required for low thrust density and high frequency operation. The development of high frequency operation mode resonance is necessary for the realization of high frequency operation mode, propulsion mode and high frequency internal combustion mode supply. This study is the completion of the development of a new resonance system [Applicant,JPP,2011]. This article discusses the need for external control devices and external power sources to generate short-term current. This study is aimed at developing a new multiple-cylinder PDE application model for high frequency undercurrent generation [Applicant, Journal of Japan Aerospace Society, 2012]. The thrust of this circuit is high (large flow rate) and high frequency is high. At the same time, a single circuit is high frequency (number of operating cycles = number of cycles of a single cylinder × number of cylinders). Note that the resonance of the ring, the return of the ring of the power source (the ring) can be used, PDE suitable for the resonance of the ring (the return of the ring + the resonance of the ring). In this study, the high time resolution energy (3.33μsec) in the combustor at 160Hz(the highest in the world) was visualized during the construction of PDRE (hereinafter PDRE) for the purpose of the present study [Applicant, C & F, 2012]. The results, PDE linkage actuation fluid dynamics and complete visualization of the world are beginning to be successful. The process of DDT migration is analyzed in detail, and the time from DDT to DDT is evaluated quantitatively. Today, this paper presents a four-dimensional PDRE architecture [Applicant,The ISTS Special Issue, 2012]. The maximum operating frequency of 640Hz(160 Hz/tube×4 tubes) was achieved by measuring the thrust force of the return tube PDRE. The maximum time-averaged thrust of 242N and the maximum specific thrust of 251sec are obtained under the conditions of 520Hz(130 Hz/tube×4 tubes).