記述言語：日本語   出版者・発行元：AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2022  

A research group at Nagoya University, in collaboration with Keio University, the Muroran Institute of Technology, and Institute of Space and Astronautical Science at the Japan Aerospace Exploration Agency (ISAS/JAXA), has successfully demonstrated world’s first operation of Detonation Engine System (DES) in space using the sounding rocket S-520-31, which lifted off from the JAXA Uchinoura Space Center, Japan, at 5:30 a.m. (Japan Standard Time) on July 27, 2021. The DES was equipped with two different types of detonation rocket engines, namely a rotating detonation engine (RDE) and a pulse detonation engine (PDE), which generated 500-N-class axial thrust and 1-Nm-class rolling torque, respectively. The RDE and PDE were tested in space during the ballistic flight of the rocket. In this manuscript, the system-level design of the DES was disclosed. Key point are as follows: the DES consists of an RDE and a PDE, and propellant storage/feed, avionics, instrumentation, and structure subsystems; the overall dimensions are 480 mm in the diameter × 1810 mm in the length. The dry mass was 175 kg, while gross (wet) mass was 181 kg including propellant and pneumatic gases. Commercial off-the-shelf (COTS) components are widely utilized after carefulevaluation and testing, and with redundant architecture.

DOI： 10.2514/6.2022-0229

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記述言語：日本語   出版者・発行元：AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2022  

To create a new flyable propulsion system, Detonation Engine System (DES) has developed which can be stowed in the sounding rocket S-520-31. This paper focused on the first flight demonstration of RDE in space environment, which is integrated into DES, using S-520-31. The flight result was compared with the ground test data to validate its performance. In the flight experiment, the stable combustion of the RDE with aerospike nozzle was observed by onboard digital and analog cameras. With time-averaged mass flow of 182 ± 11 g/s and equivalence ratio of 1.2 ± 0.2, the RDE generated the time-averaged-thrust of 518 N, and the specific impulse achieved 290 ± 18 s, which is almost identical to the ideal value of constant pressure combustion. Due to the RDE combustion, the angular velocity increased by 5.7 deg/s for total, and the time-averaged torque during 6 s of operation was 0.26 N∙m. The high frequency sampling data identified the detonation frequency during record time as 20 kHz in the flight, which was confirmed in the DES ground test through the high frequency sampling data analysis and high-speed video imaging.

DOI： 10.2514/6.2022-0232

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記述言語：日本語   出版者・発行元：AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2022  

A research team of Nagoya University, Keio University, Muroran Institute of Technology, and Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) at Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) successfully conducted a space demonstration of the detonation engine system (DES) using the S-520-31 sounding rocket of JAXA/ISAS. This paper presents the results of an S-shaped pulse detonation engine (PDE) flight test. The aim of the flight is to confirm that the PDE and its system operate in space, to confirm the reproducibility of the PDE cycle, and to despin the sounding around its axis. The PDE and its system successfully operated for 14 cycles in space. The experimental plateau pressure was 80 ± 3 % of the calculated plateau pressure, suggesting that detonation occurred in 14 cycles. Pressure profile of the 14 cycles was highly reproduced as well. The average angular acceleration change of PDE operation, mixture supply, and oxygen supply were determined using gaussian distribution. The results suggested that the PDE despinned the sounding rocket by the thrust from detonation combustion, which was in good agreement with a quasi-steady-state model with an accuracy of 101 ± 15%.

DOI： 10.2514/6.2022-0233

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記述言語：日本語   出版者・発行元：AIAA Science and Technology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2022  

Detonation engines exert various characteristics and high propulsion performance depending on their operation modes. Our group has conducted the demonstration of the integrated RDE/PDE system (Detonation Engine System, DES) in outer-space environment using a sounding rocket named S-520-31 operated by Japan Aerospace Exploration Agency. This paper introduces the development history of DES from main integrity evaluations of preflight model to the outer-space demonstration of flight model.

DOI： 10.2514/6.2022-0230

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記述言語：日本語   出版者・発行元：Journal of Spacecraft and Rockets  

This paper presents the results of an S-shaped pulse detonation engine (PDE) ground firing test in the form of a detonation engine system. The world’s first technology demonstration of PDE in space using a sounding rocket is planned, and the aim is to control the rocket spin rate in the axial direction using pulsed detonation. The PDE operation at full sequence was successful. The despin rate change of the rocket between continuous oxygen supply and successful PDE operation is expected to be 0.95 deg ∕s per run. This change in despin rate can be measured by an onboard gyro sensor, making the system flyable. The test results were compared with data from thrust measurement tests conducted in a laboratory, the results of which confirmed the thrust generation under an ambient pressure of 0.5 0.1 kPa. The average thrust values in the thrust measurement experiments showed good agreement of 101 3% with a quasi-steady-state model introduced to predict the PDE thrust. These results demonstrate the feasibility of the newly developed PDE and its system as the world’s first technology demonstration of detonation propulsion in space.

DOI： 10.2514/1.A35200

Web of Science

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記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）  

その他リンク： https://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/484/484035.pdf

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

DOI： https://doi.org/10.14822/kjsass.59.691_244

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/kjsass/59/691/59_KJ00007406163/_pdf/-char/ja

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：論文集(書籍)内論文  

開催年月日： 2022年1月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Online   国名：アメリカ合衆国  

DOI： https://doi.org/10.2514/6.2022-0231

開催年月日： 2022年1月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Online   国名：アメリカ合衆国  

DOI： https://doi.org/10.2514/6.2022-0230

開催年月日： 2021年3月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

その他リンク： https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=47747&file_id=31&file_no=1

開催年月日： 2021年3月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

その他リンク： https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=47735&file_id=31&file_no=1

開催年月日： 2021年1月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

その他リンク： https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=47600&file_id=31&file_no=1

開催年月日： 2021年1月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

開催年月日： 2021年1月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

開催年月日： 2021年1月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

開催年月日： 2020年10月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

開催年月日： 2020年1月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：JAXA ISAS   国名：日本国  

開催年月日： 2019年8月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：JAXA ISAS   国名：日本国  

その他リンク： https://jaxa.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=20805&file_id=31&file_no=1

開催年月日： 2018年7月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：ウェスティンホテル東京   国名：日本国  

開催年月日： 2015年10月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：富士ゼロックス（株）セミナールーム   国名：日本国  

開催年月日： 2012年12月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：日本ガイシフォーラム   国名：日本国  

開催年月日： 2012年11月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：別府国際コンベンションセンター   国名：日本国  

開催年月日： 2010年11月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：神戸大学工学部工学研究科501教室   国名：日本国  

その他リンク： https://www.ktc.or.jp/wp-content/uploads/2014/06/no72.pdf

開催年月日： 2010年4月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：京大学 本郷キャンパス 山上会館   国名：日本国  

開催年月日： 2010年4月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：東京大学 本郷キャンパス 山上会館   国名：日本国  

開催年月日： 2008年10月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：札幌コンベンションセンター   国名：日本国  

開催年月日： 2008年10月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：札幌コンベンションセンター   国名：日本国  

開催年月日： 2006年9月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：San Jose, California, USA   国名：アメリカ合衆国  

DOI： https://doi.org/10.2514/6.2006-7525

開催年月日： 2005年7月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：沖エンジニアリング（株）   国名：日本国  

開催年月日： 2002年10月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：神戸大学 神戸会館六甲ホール   国名：日本国