Investigation of Ignition Mechanism and Control of Ignition Delay of Ionic Liquid Propellant Based on High Energy Salt

基于高能盐的离子液体推进剂点火机理及点火延迟控制研究

基本信息

批准号：
18J14397
负责人：
伊東山登
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題の最終ゴール設定はイオン液体推進薬(ADN-EILPs)を用いた小型一液スラスタシステムの提案であった．本年度は昨年提示した，次に示す3つの研究課題に取り組んだ；(1)CWレーザ着火におけるレーザパラメータの整理と相関性評価,(2)スラスタシステムの検討とスラスタ設計フローの提案, (3)ラボラトリモデル(LM)スラスタ試験の設計・燃焼試験の実施．課題(1)：サンプルの着火遅れ時間の定量評価のために，サンプル表面における安定したレーザ照射状態を保証可能なレーザ着火用実験系を構築した．当該実験系を用いて，レーザ強度とADN-EILPsの着火遅れ時間の相関を検証した．レーザ強度に対するADN-EILPsの着火遅れ時間の分布は，前年度研究の考察に基づいた予測とは異なる傾向を示した．温度履歴解析および光学観察の結果から，本傾向はADN-EILPsの熱分解で発生する気泡によって光学的遮蔽効果があることが推測された．課題(2)：吸光材を推進薬供給方法としても用いる毛細管浸透型推進薬供給法と燃焼下限圧力以下の燃焼圧設計よりADN-EILPsの着火と消火をパルス的に繰り返し推力獲得するスラスタ概念を導出した．さらに当該スラスタの設計フローを構築した．課題(3)：(2)で述べたスラスタ概念および設計フローに基づき，LMスラスタを試作し，着火試験からLMスラスタの推進特性を評価した．圧力履歴，推力履歴および動画の解析から，概ね3 sの着火遅れで推力が発生することが確認された．当該着火試験の結果から，提案されたスラスタ概念は実現可能であることを見出した．提案されたスラスタ概念は，既往の一液スラスタとは根本的に異なる機構である．そのため，本研究課題を通して，現存しない革新的なスラスタシステムの提案に至った．更に，0.5 U級の超小型スラスタモジュールの構成例を示した．

该任务的最终目标是使用离子液体推进剂（ADN-EILPS）提出一个小的单组分推进器系统。今年，我们讨论了去年介绍的以下三个研究主题：（1）组织激光点火和评估相关性的激光参数，（2）研究推进器系统并提出推进器设计流以及（3）实验室模型（LM）推进器测试的设计和燃烧测试。问题（1）：为了定量评估样品的点火延迟时间，我们构建了一个激光点火的实验系统，可以保证样品表面上的稳定激光照射态。使用实验系统，我们验证了激光强度与ADN-EILP之间的点火延迟时间之间的相关性。根据上一年研究的考虑，激光强度的ADN-EILP的点火延迟时间的分布显示出与预测不同的趋势。从温度历史分析和光学观察结果的结果中，可以推断出，由于ADN-EILP的热分解产生的气泡，这种趋势具有光屏蔽效应。问题（2）：我们通过使用毛细管渗透推进剂供应方法反复点火和熄灭ADN-EILP来反复获得推力的推进器的概念，该动力可以通过毛细血管渗透推进剂供应方法，该方法将光吸收材料作为推进剂供应方法，以及低于下限压力低于下限压力的燃烧压力设计。此外，构建了推进器的设计流。问题（3）：基于（2）中描述的推进器概念和设计流，从点火测试中评估了LM推进器的原型推进器，并评估了LM推进器的推进特性。从对压力历史，推力历史和视频的分析中，可以证实当点火延迟约为3 s时发生推力。从点火测试的结果中可以发现，提出的推进器概念是可行的。提出的推进器概念是与以前的单液体推进器根本不同的机制。因此，通过这个研究主题，我们提出了不存在的创新推进器系统。此外，显示了超紧凑型0.5 U级推进器模块的结构的一个示例。