デトネーション共振機構を用いた推進システムの実証

利用爆震共振机制的推进系统演示

• 批准号: 10J00996
• 负责人: 松岡 健
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00996/
• 关键词: パルスデトネーションエンジン; PDE; パルスデトネーションロケットエンジン; PDRE; 回転バルブ; 多気筒; バルブ; パルスデトネーションエンジン; PDE; パルスデトネーションロケットエンジン; PDRE; 回転バルブ; 多気筒; バルブ

パルスデトネーションエンジン(以下、PDE)は、間欠的な燃焼サイクルであるため推力密度が小さく、高周波数作動化が必須である。高周波数作動デトネーション共振エンジンの実現には、推進剤を高周波数で間欠的に燃焼器内へ供給する「バルブシステム」の開発が必須である。本研究は既に、デトネーション共振用バルブ[申請者ら,JPP,2011]の開発を完了している。本バルブは、推進剤のエンタルピーとバネによって間欠流を生成するため、外部制御装置や外部駆動源が必要ない。本研究は、高周波数間欠流生成バルブとして、新たに多気筒PDE適用型回転バルブ[申請者ら,日本航空宇宙学会誌,2012]を開発した。本回転バルブは、回転バルブのメリットである高推力化(大流量)および高周波数化と同時に、単一回転バルブでの多気筒化(作動周波数=単気筒周波数×気筒数)が可能である.上記のデトネーション共振用バルブは、回転バルブの駆動源(モータ)に応用可能であり、PDEに適したデトネーション共振エンジン用のバルブシステム(回転バルブ+共振用バルブ)となる.本研究は、本回転バルブを用いた単気筒パルスデトネーションロケットエンジン(以下、PDRE)を構築し、160Hz(世界最高)でのPDRE連続作動時の燃焼器内を高時間分解能(3.33μsec)で可視化した[申請者ら,C&F,2012]。その結果、PDE連続作動時の流体挙動の完全可視化に世界で初めて成功した。また、デトネーション遷移(以下、DDT)過程を詳細に解析し、DDTに至る時間を定量的に評価した(連続作動では世界初)。さらに、本回転バルブ式四気筒PDREを構築した[申請者ら,The ISTS Special Issue, 2012]。回転バルブ式四気筒PDREを用いた推力測定実験を行い、最高作動周波数640Hz(160 Hz/tube×4 tubes)を達成した。また、520Hz(130 Hz/tube×4 tubes)の条件において、242Nの最大時間平均推力および251secの最大比推力を得た。

脉冲爆炸引擎（以下简称PDES）具有间歇性燃烧周期，因此推力密度很小，高频操作至关重要。为了实现高频操作引爆引擎，必须开发一个“阀门”，该“阀门”间歇地将推进剂以高频为燃烧器。这项研究已经完成了用于引爆共振阀的开发[申请人，JPP，2011年]。该阀产生通过推进剂和弹簧的焓的间歇流，因此不需要外部控制器或外部驱动器源。这项研究开发了一个新的多缸PDE旋转阀[申请人，日本航空科学学会杂志，2012年]，作为高频间歇性流量产生阀。该旋转阀可用于增加推力（较大的流速）和高频，这是旋转阀的优势，同时使具有单旋转阀的多个圆柱体（操作频率=单缸频率x圆柱数的频率x）。上述爆发阀可用于适用于旋转阀的旋转阀和转速阀的旋转阀系统（Motor）（Motor）（Motor）（Motor）（Motor）（Motor）（Motor）（Motor）（Motoring Valve）。 PDE。进行了这项研究，以构建使用此旋转阀的单缸脉冲爆炸火箭发动机（以下简称为PDRE），并在160Hz（世界上最高）的连续运行过程中可视化燃烧器，具有较高的时间分辨率（3.33μsec）[3.33μsec[申请人，C＆F，2012]。结果，这是世界上第一个在连续PDE操作期间完全可视化流体行为的成功。此外，对详细分析了爆炸过渡（以下简称为DDT）过程，并对导致DDT（世界上第一个连续操作）的时间进行了定量评估。此外，构建了旋转阀型四缸PDRE [申请人，ISTS特刊，2012年]。使用旋转阀型四缸PDRE进行推力测量实验，达到640Hz的最大工作频率（160Hz/Tube X 4管）。此外，在520 Hz（130 Hz/Tube X 4管）的情况下，获得了242N的最高时间平均推力，并获得了251秒的最大比推力。