Investigation of the impact of aerosol aggregation process on hypergolic ignition of hydrazine derivatives / dinitrogen tetroxide

研究气溶胶聚集过程对肼衍生物/四氧化二氮自燃的影响

• 批准号: 22K03954
• 负责人: 菅野 望
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Meijo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03954/
• 关键词: 推進薬; 詳細反応モデル; エアロゾル凝集モデル; 宇宙機推進薬; 着火・燃焼; ヒドラジン誘導体; エアロゾル

宇宙機の姿勢制御用スラスター推進剤であるヒドラジン/四酸化二窒素 (N2H4/N2O4) の自己着火メカニズムにおける未解明発熱源と考えられるヒドラジン-亜硝酸 (N2H4-HONO) エアロゾル凝集過程の初期段階において重要となる N2H4-HONO 錯体の熱力学物性について，量子化学計算と統計力学計算による理論予測を行った．本年度は N2H4, HONO の数をそれぞれ n, m ((N2H4)n-(HONO)m) として (n, m) = (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 2), (3, 3), (4, 3) までの探索を行った．HONO のOH 基の酸素原子が同時に水素結合のドナー，アクセプターとなるような構造では，HONO の水素原子が N2H4 側に移動し，(N2H5+)-(NO2-) 型のイオン錯体となることが明らかとなった．探索した各錯体について標準生成エンタルピー，標準エントロピーを計算した．得られた結果について，クラスターを構成する分子数 (n, m) について整理し，(N2H4)n-(HONO)m 錯体の標準生成エンタルピー，標準エントロピーを外挿する推定式を提案した．温度 298.15 K, 全圧 1 bar, N2H4, HONO 初期分圧をそれぞれ 0.01 bar とした際のクラスター生成に関する反応ギブズエネルギーを計算したところ，n + m = 6 付近で最大値をとり，臨界クラスターサイズが (N2H4)3-(HONO)3 程度であることが確認された．

The initial stage of the aggregation process of N2H4-HONO complex is important for the thermodynamic properties of N2H4-HONO complex. Quantum chemical calculations and statistical mechanical calculations are carried out for theoretical predictions. This year, the number of N2H4, HONO is divided into n, m ((N2H4)n-(HONO)m) and (n, m) = (1, 1), (1, 2),(2, 1), (2, 2), (2, 3),(3, 2), (4, 3). HONO water atoms move from N2H4 side to (N2H5 +)-(NO2-) type. Explore each wrong body to create a standard to calculate. The number of molecules (n, m) in the composition of the standard generation of (N2H4)n-(HONO)m errors is proposed. Temperature 298.15 K, full pressure 1 bar, N2H4, HONO Initial partial pressure = 0.01 bar, n + m = 6, maximum value, critical partial pressure =(N2H4)3-(HONO)3