テクニカルレポート ADN系高エネルギーイオン液体の燃焼波構造に関する研究
A study on combustion wave structure of ADN-Based Energetic Ionic Liquid

井出, 雄一郎  ,  高橋, 拓也  ,  岩井, 啓一郎  ,  野副, 克彦  ,  羽生, 宏人  ,  徳留, 真一郎  ,  Ide, Yuichiro  ,  Takahashi, Takuya  ,  Iwai, Keiichiro  ,  Nozoe, Katsuhiko  ,  Habu, Hiroto  ,  Tokudome, Shinichiro

内容記述
ヒドラジンに替わる低毒性推進剤としてJAXAとカーリットホールディングスは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(ADN系EILP)を研究している。本推進剤はADN,モノメチルアミン硝酸塩,尿素の固体粉末を混合することで生成される液体である。ある配合において理論比推力と密度はそれぞれヒドラジンの1.2と1.5倍である。イオン液体は長年その低揮発性故に難燃性と考えられていたが,近年では燃えるイオン液体も報告されている。しかし,その燃焼機構は未だ解明されていない。本研究では,ADN系EILPの燃焼波構造を把握することを目的とする。ストランド燃焼試験を行った結果,燃焼波の温度分布に平坦な温度領域が確認された。これは観測された気泡層において沸騰していることを示している。従って,燃焼波構造は液相,気液二相,気相で構成される。沸点の圧力依存性により気液二相の化学物質が特定できる可能性がある。また,ADN含有率に対する燃焼速度の依存性についても考察する。
JAXA and Carlit Holdings Co., Ltd. study ammonium dinitramide-based energetic ionic liquid propellant (ADN-based EILP) as low-toxic monopropellant instead of hydrazine. It is made by mixing three solid powders: ADN, monomethylamine nitrate, and urea. The theoretical specific impulse is 1.2 times higher than that of hydrazine and the density is 1.5 times higher at certain composition. Although ionic liquids (ILs) have been believed to be non-flammable for a long time due to the low-volatility, combustible ILs have been reported recently. The combustion mechanism of ILs is not figured out yet. The objective of this paper is to understand the combustion wave structure of the ADN-based EILP. Temperature distribution of the combustion wave in strand burner test has a region of constant temperature. The region would show boiling in the observed foam layer. Thus, the combustion wave structure consists of liquid phase, gas-liquid phase, and gas phase. The dependency of boiling point on pressure might identify chemical substances in the gas-liquid phase. The dependencies of liner burning rate on ADN content are also discussed.
形態: カラー図版あり
Physical characteristics: Original contains color illustrations
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https://repository.exst.jaxa.jp/dspace/bitstream/a-is/560461/1/AA1530055004.pdf

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