パルスデトネーションエンジン(PDE)の開発を目指した基礎研究

旨在开发脉冲爆震发动机（PDE）的基础研究

基本信息

批准号：
13750134
负责人：
小原哲郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

パルスデトネーションエンジン(PDE)は,これまでのジェットエンジンの構造と大きく異なる.すなわち,PDEではエンジン筒内に燃料と酸化剤をパルス状に噴射させて,混合気を着火しデトネーション波を発生させ既燃気体をノズルによって噴射し推力を得るのが基本原理である.しかしながら,PDEはまだ構想あるいは試験段階にあり,実用化するには至っていない.そこで,申請者はPDEの開発に必要な基礎データを得ることを研究目的とし,本研究課題を遂行した.まず,研究の初年度において,PDEの試作機を構築し,実験を開始した.本年度においては系統的に実験を進め,主に以下の知見が得られた.(1)本装置におけるデフラグレーション波からデトネーション波への遷移過程(DDT過程)では,混合気の点火位置を管端より下流の側壁上で行うことで上流と下流へ伝ぱする2つのデトネーション波を生成し,特にスラスト壁付近で生じる過大デトネーションは点火位置から非常に短距離で生じることを明らかにした.(2)筒内に噴射するした際の混合気の初期圧力や当量比の影響について調べ,燃焼後の圧力変化について明らかにした.また,量論混合比においてDDT過程への短縮効果が大きいことを明らかにした.(3)本装置により作動周波数50Hzまでのパルス作動が可能なことを明らかにした.また,得られる比推力は作動周波数によらず一定となること,すなわち推力がサイクル速度に比例して増加することを明らかにした.(4)エンジン筒内に挿入する内部障害物はデトネーション波の伝ぱ持続性を高め比推力が増加すること,また管の長さの増加はノズルのように作用し比推力を増加できることが明らかとなった.

脉冲爆震发动机（PDE）的结构与传统喷气发动机有显着不同。换句话说，在PDE中，燃料和氧化剂以脉冲方式喷射到发动机气缸中，点燃混合物并产生爆震波其基本原理是通过喷嘴喷射燃气来获得推力。不过，PDE仍处于概念或测试阶段，尚未投入实际使用。作者进行这个研究项目的目的是为了获得偏微分方程发展所必需的基础数据。首先，在研究的第一年，构建了一个偏微分方程的原型并开始了实验。今年，该系统取得了成果通过实验，得到以下结论：（1）该装置在从碎片波向爆震波的过渡过程（DDT过程）中，混合气的点火位置设置在管子下游的侧壁上。通过执行上述操作结束。我们产生了向上游和下游传播的两个爆震波，并澄清了特别是在推力壁附近发生的过度爆震发生在距离点火位置很短的距离内。 (2) 喷射到气缸期间的混合我们研究了喷射的影响。空气的初始压力和当量比，并阐明了燃烧后的压力变化。我们还发现化学计量混合比对DDT过程有很大的缩短作用。(3)结果表明，动态频率高达 50 Hz 的脉冲操作是可能的。还表明，无论操作频率如何，获得的比冲量都是恒定的，即推力与循环速度成比例增加（4. ）很明显，插入发动机气缸的内部障碍物增加了爆震波的传播可持续性并增加了比冲，而增加管的长度就像喷嘴一样可以增加比冲。