極低温マイクロジェット/トランスピレーション冷却による熱防護の革新

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本研究では宇宙輸送機の完全再使用化に向け，極超音速飛翔や再突入の際に問題となる空力加熱に対し，軽量，高信頼性かつ再使用可能な冷却手法の実現を目的としている．そこで，従来の炭素系材料等の熱防護材に代えて，輸送機に推進剤として搭載される極低温液体を積極的に利用したマイクロ流路とトランスピレーションによる新たな機体冷却法を提案する．表面張力の卓越による蒸気膜成長や気泡停滞による熱伝達率の低下，気相部/液相部における流路設計の個別最適化が課題である．前者の課題は独自のマイクロジェット冷却を適用することで解決を図り，後者は従来の多孔質材ではなく積層造形により設計自由度を確保し流路設計の局所最適化を行う．本研究を通じ，液体窒素を利用した実験による原理実証と有効性の判定を最終目的としている．今年度は計画通り液体窒素が供給可能かつ供試体の冷却特性が取得可能な実験装置を製作し，初期の冷却性能データを取得し，従来手法に比して提案手法の冷却効率が優れていることを実証した．低沸点液体を用いた沸騰実験を追加実施し，前年度の水を用いた結果と比較検証を進めた．