高性能低公害固体推進薬開発に向けた次世代高エネルギー物質の探索と特性解析

用于开发高性能、低污染固体推进剂的下一代高能材料的搜索和表征

• 批准号: 13J03896
• 负责人: 松永 浩貴
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J03896/
• 关键词: 高エネルギー物質; ロケット推進薬; アンモニウムジニトラミド; 化学安定性; 熱分解機構; イオン液体推進剤; 固体ロケット推進薬

高性能低公害推進薬開発に向けてアンモニウムジニトラミド(ADN)系推進薬に着目し，ADN系推進薬の実用化とともに新規高エネルギー物質開発に資する知見を得ることを目的とした。本年度は下記について検討を行った。【熱分解機構の詳細検討】量子化学計算によりADNの凝縮相，気相における安定構造を把握した。次に，昇温速度を変化，物質を添加した際の分解挙動について，熱分析と分光分析の複合システムにより熱挙動と分解生成物の同時測定を行い検討した。添加剤は，ADNの分解の主生成物である硝酸アンモニウム(AN)およびエネルギー物質の添加剤に広く用いられる酸化銅(II)とした。量子化学計算による反応経路計算も行い，実験結果と合わせて反応機構を推定した。昨年度の結果と合わせて，ADNの熱分解機構，特に凝縮相における初期反応に関する知見を得た。これはADNの安定性，燃焼特性把握に重要な知見である。【混合特性の検討】本研究では，ADN(融点93℃)にメチルアミン硝酸塩(MMAN)(融点110℃)および尿素(融点135℃)を加えると共融により融点が降下し，室温で液体(イオン液体)となることを見出した。そこでこの共融混合物をイオン液体推進剤(ILPs)として宇宙機の姿勢制御用推進剤に適用可能であるかについて検討した。熱挙動-生成ガス分析および化学平衡計算の結果より，ADN系ILPs適用による推進剤の高性能化が示されたとともにその分解機構が把握できた。また，ADN単体と比較して長期安定性に優れ，室温で貯蔵可能であることが示された。ADN系共融混合物は新規液体推進剤として期待できることがわかった。【ANの混合特性】昨年度に続き，ADNの分解主生成物であるANの安定性に及ぼす添加剤(特に無機物)の特性について知見を得た。以上の結果は査読付国際誌3報に掲載済のほか，国際会議，国内学会で発表した(依頼公演を含む)。

High Performance Low Pollution Propulsion Development (ADN) System Propulsion Application) This year, we will continue to review and discuss this issue. [Detailed discussion of thermal decomposition mechanism] Quantum chemical calculation is used to grasp the condensed phase of ADN and the stable structure of ADN. In addition, the temperature rise rate is changed, the decomposition of substances during addition is discussed, and the thermal analysis and spectroscopic analysis are discussed. The additive is copper (II) acid, which is the main product of ADN decomposition. Quantum chemistry calculations are performed on the basis of the results obtained. Last year's results were combined with ADN's thermal decomposition mechanism, especially the condensation phase. ADN stability, combustion characteristics grasp important knowledge. In this study, ADN(melting point 93℃), nitric acid (MMAN)(melting point 110℃) and urea (melting point 135℃) were added to the mixture. Liquid Propellants (ILPs) are suitable for use in spacecraft attitude control systems. The results of thermal analysis and chemical equilibrium calculation show that ADN is suitable for ILPs, and the decomposition mechanism of ADN is reliable. ADN has excellent long-term stability compared to ADN alone, and storage at room temperature is possible. ADN system eutectic mixture new regulation liquid propulsion [Mixed characteristics of AN] Last year, the stability of AN and the characteristics of ADN (special inorganic substance) were discovered. The above results are reported in the International Journal 3, International Conference, and National Society (including public performances).

项目成果

次世代ADN系イオン液体推進薬の開発に向けたADNの融点降下に関する研究

ADN熔点降低研究用于开发下一代ADN基离子液体推进剂

• 发表时间: 2015
• 作者: 西島秀幸;吉田圭佑;繁田尭;川端猛夫;板倉正昂，松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳
• 通讯作者: 板倉正昂，松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳

アンモニウムジニトラミド系高エネルギーイオン液体推進剤の化学安定性に関する研究

二硝酰胺铵基高能离子液体推进剂化学稳定性研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 高橋 純一;管野 淳平;石井 優大;河野 宏明;八尋 正信;松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳
• 通讯作者: 松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳

高エネルギー物質を含むイオン液体の宇宙推進への応用

含高能材料离子液体在空间推进中的应用

• 发表时间: 2014
• 作者: 有村泰宏;越阪部晃永;胡桃坂仁志;田根 健吾;羽生宏人，松永浩貴，伊里友一朗，野副克彦，三宅淳巳
• 通讯作者: 羽生宏人，松永浩貴，伊里友一朗，野副克彦，三宅淳巳

Gas generation behavior during thermal decomposition of high performance oxidizer ammonium dinitramide

高性能氧化剂二硝氨铵热分解过程中的气体生成行为

• 发表时间: 2014
• 作者: H. Matsunaga;H. Habu;A. Miyake
• 通讯作者: A. Miyake

高エネルギーイオン液体推進薬に関する研究

高能离子液体推进剂的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Yoza;R. Moriwaki;Y. Torigai;Y. Kamikubo;T. Kubota;T. Watanabe;T. Fujimori;H. Ito;M. Seo;K. Akagi;Y. Yamaji;M. Watanabe;渡邉洋平，四方順司;松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳
• 通讯作者: 松永浩貴，羽生宏人，三宅淳巳