11月の新着情報 / 噴射器の現状解説

射場系、S&MA担当者の内山です。

今回はみんなが分かる噴射機(インジェクタ)の解説とプロジェクトの現状を説明します！

10月分、遅くなって本当にごめんなさい。

我々は現在、エンジンを設計し、設計計画を整理することに従事しています。エンジン、特に噴射器、難しすぎます。

よい燃焼(燃焼効率が高い)には、燃料と酸化剤(液体酸素)を均等にまぜて、小さな粒にしなくてはいけません(微粒化)。

噴射器とはシャワーヘッドのようなもので、燃料と酸化剤が噴射器を通って衝突し、二つの液体が液滴になります。この液滴が出来る限り小さくなり(微粒化)、また燃焼室の中で均一に分布されている(混合効率、粒径分布)と燃焼しやすくなります。これを絶妙なタイミングで点火することで効率のいい燃焼が達成され、推力の性能があがります。燃焼効率が高い＝よく飛ぶということです。

この微粒化や粒径分布が難題です。インジェクターの穴の大きさ(噴口径)や穴の向き(衝突角度)、衝突するまでの距離といった設計パラメータや噴射器に推進剤を供給する圧力、点火するタイミングなどを変更すれば、粒の小ささや粒径の分布が変わってきます。さらにその後ろ側では燃焼が始まるわけで、めちゃくちゃ熱くて大きいやつがいるせいで圧力がはちゃめちゃになってたりします(雰囲気圧)。

これを色々といじって計算・実験し、自分たちが欲しい状態にしなくてはいけません。

これまで書いてきたように、パラメータ(変数)が多すぎる、かつ関係式が判明していないというのが難しさです。過去のロケットの設計の論文だけでなく、微粒化(アトマイゼーション)や燃焼工学などの文献を読み漁り、なんとかこれを整理しているのが現状です。個人的には、最近になって道筋が立ちそうな兆しが見えてきました！

本当にお待たせしました、やっと燃やせそうです。

といっても、これを書いている日の朝のMTGにて、現状持っている試験設備では調べたいことが調べることが出来ない可能性が出てきて涙目です。

研究の難しさとものつくりの難しさを痛感する日々です。

射場系として燃焼試験場所を用意しています。直近に九工大が肝付町と提携を結んだため、LREの試験場として利用できないかを交渉してきます！

予算(クラウドファンディング、学プロ)や活動場所(ものつくり工房、大学、実験場所)など様々な支援を受けていることに感謝をしながら責任感を持って頑張っていきます。

これからもよろしくお願いします。