科研費 - 松岡 健
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デトネーションエンジンの物理解明： 宇宙飛行実証国際共同研究
研究課題/研究課題番号：23K200236 2023年 - 2029年
日本学術振興会 国際共同研究加速基金（国際先導研究）
担当区分：研究分担者
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動的・液体推進剤回転デトネーションエンジン物理解明：弾道・軌道上フライト実証展開
研究課題/研究課題番号：23H05446 2023年 - 2027年
日本学術振興会 科研費 基盤研究（S）
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
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デトネーション能動制御インジェクタによる圧力ゲイン燃焼の原理実証
研究課題/研究課題番号：23H01603 2023年 - 2026年
日本学術振興会 科研費 基盤研究（B）
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：15400000円 （ 直接経費：14200000円 、 間接経費：1200000円 ）
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予混合回転デトネーションエンジンによる圧力ゲイン機構の解明 国際共著
研究課題/研究課題番号：23KK0082 2023年 - 2026年
日本学術振興会 国際共同研究加速基金（海外連携研究）
松岡健、川崎央、伊東山登
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：20930000円 （ 直接経費：16100000円 、 間接経費：4830000円 ）
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電気浸透流ポンプ駆動推力可変スラスタによる超小型衛星姿勢制御系の変革
研究課題/研究課題番号：22K1885 2022年 - 2023年
日本学術振興会 科学研究費補助金 挑戦的研究（萌芽）
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）
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間欠爆轟スラスタによる人口衛星姿勢制御用スラスタの革新
研究課題/研究課題番号：20K21046 2020年7月 - 2022年3月
科研費 挑戦的研究(萌芽) 挑戦的研究(萌芽)
松岡 健
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）
高機動姿勢制御によるガンマ線バースト観測や人口衛星フォーメーションフライトによる地球観測に代表される、人口衛星を用いた科学・商用ミッションの高度化・多様化が加速度的に進んでいる。本研究は、高度化する人口衛星ミッションに柔軟に対応するべく、高機動かつ高精度な姿勢制御が可能な間欠爆轟スラスタ（PDT）を提案する。小型・軽量なPDTシステムを用いた微小非定常推力の測定実験を実施し、スラスタとしての姿勢制御能力を明らかにする。本研究によって既存RCSとのトレードオフ検討が初めて可能となる。本研究は既存RCSの在り方を大きく転換させる潜在的優位性を有した挑戦的研究である。
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反射往復爆轟燃焼器を用いた既燃気体全圧の高精度推定
研究課題/研究課題番号：20H02349 2020年4月 - 2024年3月
科研費 基盤(B)
松岡 健
担当区分：研究代表者
配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）
爆轟波（ばくごうは）を用いた爆轟燃焼器は、高速燃焼による燃焼器の小型高出力化と既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率を実現する。しかしながら、非定常燃焼器特有の煩雑さにより爆轟燃焼器の潜在的優位性は実験的に確認されていない。本研究の最終目的は、この優位性（供給ガス全圧に対する高い既燃ガス全圧）を実験的に立証し、実用化研究へつなげることである。この最終目的に対して、独自に提案した反射往復爆轟燃焼器を用いた3軸推力測定、燃焼器内部の圧力測定・可視化実験を同時に実施し、既燃ガス全圧の高精度推定法の確立および直接可視化観測によるその物理的な根拠付けを行うことが本研究の目的である。
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自律圧縮型デトネーション推進機の物理解明：高次統合化観測ロケット宇宙飛行実証展開
研究課題/研究課題番号：19H05464 2019年4月 - 2024年3月
科研費 特別推進
笠原 次郎
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
デトネーション（極超音速）燃焼を用いた推進機構が航空宇宙工学分野に革新をもたらしている．本研究では，革新的な自律圧縮過程を有する多孔壁噴射器付直接冷却回転デトネーションエンジン及び，機体とエンジンの統合を実現するデトネーションユニットの研究を実施することによって，航空宇宙機の革新的高性能化と軽量化の原理を同時に解明する．また， 2023年には，観測ロケットの第３段にデトネーションエンジンを搭載してロケットとして世界最高性能の低軌道投入飛行プログラムの採択を目指す．
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反射往復型デトネーションサイクル伝播維持機構の解明とその工学的長所の探求 国際共著
研究課題/研究課題番号：18KK0404 2019年 - 2020年
科研費 国際共同研究強化(A) 国際共同研究強化(A)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：15470000円 （ 直接経費：11900000円 、 間接経費：3570000円 ）
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航空宇宙機用タービン革新：デトネーション半径方向末広超音速タービンの物理解明
研究課題/研究課題番号：18KK0127 2018年10月 - 2020年3月
科研費 国際共同研究強化(B) 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
笠原 次郎
担当区分：研究分担者
申請者らの超小型デトネーション燃焼器による超音速ジェットを、米国研究者らが着想した超音速流ラジアルタービン（半径方向外向きに流れながら、流路は拡大し，速度は増加する）に吹き込むことで，極めて小型で高効率な航空宇宙用（超軽量・高効率）タービンが実現可能との見通しを得ている。しかしながら、そのような小型デトネーション燃焼器＋超音速流ラジアルタービンの物理機構は十分理解できていないない。そこで、本研究では、(1) 申請者らは小型デトネーション燃焼器を製作し、スロートなしの超音速ジェット生成メカニズムの解明を担当し、(2) 米国側は新規着想の超音速タービンの機構を解明し、流れ係数、段負荷ファクターなどタービン特性を求め、さらに、(3) 申請者らと米国側研究者で，米国側研究室にて装置を結合し、小型デトネーション燃焼器＋超音速流ラジアルタービンのシステム物理実証を行い、システムとしての物理特性を解明する。
平成３０年度、令和元年度は、月１回の会議を開催しつつ日本側は小型デトネーション燃焼器の設計・製作を行い高い燃焼効率を達成した。米国側は、新規着想の超音速タービンの機構を設計し、供給部等を含め、可視化研究を実施した。さらに、２０１９年９月１９日、２０日の米国（Purdue大）での共同での実験実施に向けて独自インターフェイスの検討・設計・製作を行った。日本側では、予定された流量での燃焼試験（透明円筒管による可視化・軸方向の圧力分布計測等）を完全に完了し、AIAA Journalへ論文投稿中である。 -
機体とエンジンの融合を目指す：デトネーションアクチュエータの研究
研究課題/研究課題番号：17K18937 2017年6月 - 2019年3月
科研費 挑戦的研究（萌芽） 挑戦的研究(萌芽)
笠原 次郎
担当区分：研究分担者
内筒なしのデトネーションアクチュエータを開発し、高速ジェットの推力特性を測定し、理論性能（適性膨張を仮定した場合）の90%以上の推力が発生することを確認した。アクチュエータは、制御信号のONが入力されば、燃料（エチレン）と酸化剤（酸素）のバルブが開となり、燃焼器部に気体が投入され、点火し、回転デトネーション波が発生し、音速の高速ジェットを生成でき、OFFにすると、停止する仕組みとした。エンジンの応答時間は100 ms、Ispは 242 secを達成している。可視化計測でも結果を確認した。また、窒素フィルム冷却機構を開発し、壁面への熱流束を抑制可能であることを実験的に確認した。
本研究にて特性を解明するデトネーションアクチュエータを、ロケット初段胴体下部にアレイ化し、一体化した場合、大推力を得ることができ、同一直径で既存ロケットの数倍の推力を達成できる。さらにアクチュエータを機体構造材として利用することによって、既存液体ロケットの構造効率を削減可能であり。ロール含む3 自由度の制御が可能になり、再使用帰還用軌道制御エンジンとしても使用可能である。また、多数のアクチュエータを使用することで、信頼性が各段に高まる。つまり本研究は、エンジンと機体を統合することで、これまでの液体ロケットを超えた高性能の航空宇宙機を創造するという点で、挑戦的な意義を有している。 -
革新的な自律圧縮爆轟物理機構の解明：多孔壁噴射器付円盤回転デトネーションエンジン
研究課題/研究課題番号：17H03480 2017年4月 - 2020年4月
科研費 基盤(B) 基盤研究(B)
笠原 次郎
担当区分：研究分担者
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相転移予混合気充填法とレーザー点火による気体力学的上限パルスデトネーション作動
研究課題/研究課題番号：17H04971 2017年4月 - 2020年3月
日本学術振興会 科研費 若手研究（A） 若手研究(A)
資金種別：競争的資金
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燃料液滴パージ法によるパルスデトネーションエンジンのkHz高周波数作動
研究課題/研究課題番号：26820371 2014年4月 - 2017年3月
科研費 若手研究(B) 若手研究(B)
担当区分：研究代表者
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液滴パージとレーザー点火によるパルスデトネーション技術の高度化
研究課題/研究課題番号：26289323 2014年4月 - 2017年3月
科研費 基盤(B) 基盤研究(B)
遠藤琢磨
担当区分：研究分担者
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液体燃料を用いた液滴パージ法による革新的実用型パルスデトネーションエンジンの実証
研究課題/研究課題番号：25889033 2013年4月 - 2014年3月
科研費 研究活動スタート支援
担当区分：研究代表者
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ＭＨｚ級デトネーションエンジンの物理機構解明：バルブ共振型と回転爆轟波型エンジン
研究課題/研究課題番号：24246137 2012年4月 - 2015年3月
科研費 基盤(A) 基盤研究(A)
担当区分：研究分担者
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新形式の既燃ガス掃気法・バルブシステムを用いたパルスデトネーションエンジンの実証
研究課題/研究課題番号：12J03831 2012年4月 - 2013年3月
科研費 特別研究員奨励費
担当区分：研究代表者
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デトネーション共振機構を用いた推進システムの実証
研究課題/研究課題番号：10J00996 2010年4月 - 2012年3月
科研費 特別研究員奨励費
担当区分：研究代表者