ハイブリッドロケットの酸化剤旋回流を用いた最適混合比と推力の同時制御

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本年度は、前年度の強度可変型酸化剤流旋回型ハイブリッドロケット(A-SOFT HR)の定常燃焼実験で得られた燃焼後のグレインを用いて、軸方向後退速度を計測した。計測手法には、予め質量を計測した水をグレインに注ぎ、その水位上昇をレーザー距離計で逐次計測する手法を取った。これによって計測幅間での平均燃料後退量を計測した。本手法により計測値の信頼性及び精度が高まった。更に高い精度を目指す場合、より精度の高いレーザー距離計を使用するか、全く異なる手法を検討する必要があるという知見も得た。燃焼実験で得られた10ケースの計測結果と、軸流インジェクタを持たない酸化剤流旋回型ハイブリッドロケット（SOFT HR）の燃料後退速度分布を比較し、燃料後退速度の軸方向分布には大きな違いが無いことが確認された。更に、取得した燃料後退速度データと、研究代表者が構築した酸化剤流旋回型ハイブリッドロケット(SOFT HR)の燃料後退速度理論計算の結果を比較し、SOFT HRの後退速度予測理論がA-SOFTに適用可能か調べた。後退速度分布の理論予測値は、前年度実施した全ての実験でよく一致し、本予測手法はA-SOFT HRでも適用可能であることがわかった。また、本年度は既存の燃料後退速度データから燃料後退速度のランダム誤差をモデル化することで観測ロケットの飛翔計算を更に発展させ、3000回のフライトシミュレーションを実施した。この計算結果から、A-SOFT HRは±3σ以内における従来型HRの到達高度最悪値を5%程度改善するとともに、高い増速の精度を有するため、ハイブリッドロケット推進を高機能化できることがわかった。また、本研究実績は研究代表者の博士学位論文の一部としてまとめた。本計画終了後、査読付き論文として投稿予定である。