デトネーション波を利用した新形式の航空宇宙用エンジン
＝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（PDR），
発電用高効率ガスタービンエンジン（PDTE）の研究、
デトネーション現象全般に関する基礎研究を行っています。
まだできたての研究室で、なにより「熱さ」が取り柄です。
ご興味のある方は、是非直接研究室をご訪問ください。
詳しい研究内容は、こちらの論文をご覧ください
（笠原次郎，松尾亜紀子，遠藤琢磨，パルスデトネーションエンジン研究とその現状）
International Workshop on Detonation for Propulsion
International Workshop on Detonation for Propulsionが韓国釜山で開催され、オーガナイザーを笠原が務めました。米国、フランス、韓国、中国、台湾、日本の研究者らと、最新のデトネーションのエンジン応用について、議論しました。
デトネーションの熱流体力学１，２が出版されました
「デトネーションの熱流体力学１」 本体￥3,500+税
ISBN978-4-8446-0784-7
「デトネーションの熱流体力学２ 」本体￥3,500+税
ISBN978-4-8446-0785-7
理工図書
第６回デトネーション若手夏の学校
第６回デトネーション若手夏の学校（２０１１年９月５日〜７日）を琵琶湖畔の白浜荘で開催しました。筑波大学が幹事校で、本研究室M2の角田君、名倉君、福田君が学生幹事として活躍してくれました。
PDエアロスペース 実験チーム来訪
PDエアロスペース株式会社代表取締役 緒川 修治社長と開発スタッフの林さんが来訪、2011/8/8〜8/12の一週間にわたり実験をされました。
（写真は宇宙開発セミナーでの講演の様子）
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本研究室が参加している宇宙機プロジェクトが日刊工業新聞に掲載
本研究室が参加している宇宙機プロジェクトが日刊工業新聞に掲載されました。
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パルスデトネーションロケット「Todoroki」の写真が 第４１回流体力学講演会／航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2009の ポスターに掲載
本研究室で開発したパルスデトネーションロケットＴｏｄｏｒｏｋｉの写真が、
第４１回流体力学講演会／航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2009の
ポスターに掲載されました。
大きいサイズのポスターはこちら
招聘研究員 Joseph E. Shepherd教授来日
カリフォルニア工科大学（CALTECH)航空学教授のJoseph E. Shepherd 先生が、招聘研究員として
2006年10月〜12月の間、筑波大に2ヶ月間滞在されました。
筑波大、慶應大での講演の他、学生の指導にもあたられました。
>>詳細はこちら
パルスデトネーションロケット「とどろき」滑走試験
筑波大学内において、2006年7月28日、パルスデトネーションロケット「とどろき」滑走試験を行いました。
試験の詳細は準備中です。
入口流体駆動バルブ型PDEシステムでの連続燃焼試験
入口流体駆動バルブ型PDEシステムでの連続燃焼試験を行いました。(2008年2月26日)
パルスデトネーションエンジン(PDE)は定容燃焼サイクルによって仕事や推力は得る内燃機関であり、既存の推進器における定圧燃焼サイクルとは異なります。PDEは構造の単純さや高い熱効率が期待できるため、新形式の航空用エンジンとして各国で研究が進められています。本研究ではPDEをロケットに応用したPDRE（パルスデトネーションロケットエンジン）の研究を行っています。PDEは間欠作動であるため、燃焼器内に推進剤を間欠的(数Hz〜数百Hz)に供給するためのバルブ機構が必要です。しかし既存のバルブ（ロータリーバルブや電磁バルブ等）では電源や制御装置等が必要となり、構造の複雑化・重量化が避けられません。そこで本研究は、PDREに特化したバルブの開発を行い、推進剤自体が持つエンタルピーのみでピストンを振動させ間欠流を生成する入口流体駆動バルブの開発に成功しました。
H20年2月に行った世界初の入口流体駆動バルブ型PDEシステムでの連続燃焼試験では作動時間1秒において作動周波数9.85Hzを得ました。現在は、作動時間を延ばし、このシステムにおける推力測定実験を行っています。
>>実験動画
研究紹介
デトネーション（イニシエーション・ＤＤＴ・安定化）
航空宇宙推進用パルスデトネーションエンジン
（笠原次郎，松尾亜紀子，遠藤琢磨，パルスデトネーションエンジン研究とその現状）
発電用パルスデトネーションエンジン
定常デトネーションエンジン
見学等の希望者は、電話、メール等で連絡してください。
パルスデトネーションタービン
パルスデトネーションエンジン（PDE）で発生した燃焼ガスをタービンに供給する、パルスデトネーションタービンエンジン（PDTE）に関する研究です。デトネーション波の特徴である間欠流がタービンの回転に与える影響を調べるために、不活性ガスで間欠流を発生させる装置、間欠作動衝撃波管を開発しました。この装置を用いて、間欠流とタービンとの相互作用を調査しています。図は間欠作動衝撃波管の概略図です。
パルスデトネーションロケット
パルスデトネーションエンジン（PDE）はデトネーション波を間欠的に発生させ、熱エネルギーから仕事や推力を得る熱機関です。我々ロケットチームはPDEを推進器として工学利用することを目的とし、PDEをロケットに応用したパルスデトネーションロケットエンジン（PDRE）に関する研究を行っています。本研究ではこれまでに、PDRE実証機「TODOROKI」を製作し、滑走試験を行いました。また、既存の電磁バルブやロータリーバルブを使用せず、ガスエンタルピーのみで間欠流を生成可能なバルブ（入口流体駆動バルブ）を開発し、世界発の入口流体駆動バルブ型PDEシステムにおける連続燃焼試験に成功しました。
デトネーション管内の熱伝達の研究
パルスデトネーションエンジン(PDE)の利点の一つとして構造の単純さが挙げられます．PDEは極めて細長い円管でも推力を発生させることができます．その様な管は構造の単純さから形状を任意に変えることができるため，燃焼器としての本来の役割に加えて他の機能を持たせることも可能です．しかし，管長が長くなるとデトネーション波後方で発生する熱伝達と摩擦が大きくなり，結果的に推力損失が発生します．本研究では，実験装置や実験方法を工夫することでそのような推力損失の高精度な定量的評価を行い，数値解析結果と比較することで，デトネーション波後方での熱伝達と摩擦のメカニズムを解明していくことを目的にしています．
真空下でのパルスデトネーションエンジンの性能
パルスデトネーションエンジンは燃料を部分充填することで推力が増大することが可能です。この効果は前提として大気圧下でなければなりません。なぜなら、部分充填したガス前方にある管内大気を押すことで推力増大するからです。この部分充填効果が真空中において存在するかどうか、また存在するとすればどの程度の効果があるのかをデトネーション現象を模擬することで検証します。実験はワイヤーで吊るした衝撃波管にガスを高圧充填して、瞬時に排気することで推力を測定しました。作動ガスにはヘリウム、アルゴン、窒素、水素、六フッ化硫黄を用いました。以下は実際に衝撃波管を真空チャンバー内に吊るした写真になります。
デトネーション駆動衝撃波
笠原研究室では基礎研究としてデトネーション駆動衝撃波と斜めデトネーション波の研究をしています． ＜デトネーション駆動衝撃波＞ デトネーション駆動衝撃波とはパルスデトネーションエンジン（PDE）作動時に副次的に生成される衝撃波です．デトネーション駆動衝撃波とは，パルスデトネーションエンジン内の可燃性気体中を超音速で伝播するデトネーション波が，外部に出る際に周囲気体（例えば大気）をピストンのように圧縮することによって生成される衝撃波です．一般的に衝撃波は，爆発物の爆発の際にその周囲に生じますが，デトネーション波を高周波で生成することが可能なPDEは，衝撃波を高周波で容易に生成することが可能です．そこでデトネーション駆動衝撃波を積極的に利用していくためには，さまざまな特性を明らかにする必要があります．現在は，衝撃波の光学可視化観測や静圧観測を行い，その伝播特性や現象の基礎的な知見を研究しています．こういったことと同時に，PDEの技術を他分野にどのように利用していくかを模索しながらのテクノロジーアウト型の研究です．
斜めデトネーション波
可燃性気体中を超音速で伝播するデトネーション波は非常に強力な燃焼波であることが知られていますが，このデトネーション波のうち弓状衝撃波による圧縮を用いた場合，斜めデトネーション波が形成されます．斜めデトネーション波は推進機構への応用が特に期待されており，現在挙げられている応用例としては斜めデトネーションエンジンやラムアクセレーターがあります．しかしながら，斜めデトネーション波は基礎的な研究が不足しており，これら推進機構の実現にあたっては斜めデトネーション波における衝撃波と燃焼領域の状態やそれらの相互作用についてのさらなる知見を得ることが不可欠です．現在は，バリスティックレンジ（二段式軽ガス銃）および光学的可視化法を用いて，直接的かつ実験的な調査を行っています．
F１０９号室（第３エリアF棟１階）
電話・FAX ０２９−８５３−５２６７
kasaharaxx@kz.tsukuba.ac.jp
└→kasaharaの後のxxは取ってください（スパムメール対策です）
Ｄ１１６号室（第３エリアＤ棟１階）
電話・FAX０２９−８５３−５４００
Ｈ１０１−９（第３エリアＨ棟）
電話０２９−８５３−５６６２
Ｈ１０１−７（第３エリアＨ棟）
電話０２９−８５３−５４８２
研究室メンバー
| 教員 | ||
|---|---|---|
| 笠原 次郎 | 大学院システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻 准教授 | |
| 事務補佐員 | ||
| 大坂 亜紀子 | システム情報工学等支援室 | |
| 学生 | ||
| 前田 慎市 | 日本学術振興会 特別研究員 | |
| 中山 久広 | 大学院システム情報工学研究科 D3 | |
| 守屋 孝大 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 宇留野 智紀 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 冨山 朋哉 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 今泉 純一 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 塚田 容大 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 坂本 龍基 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 佐久美 太雅 | 大学院システム情報工学研究科 M2 | |
| 池口 健ブライアン | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 住谷 早俊 | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 側原 圭太 | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 両角 智人 | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 藤原 大 | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 芦田 龍郎 | 大学院システム情報工学研究科 M1 | |
| 金 承 | 工学システム学類 ４年生 | |
| 柏崎 貴司 | 工学システム学類 ４年生 | |
| 相田 愛知 | 工学システム学類 ４年生 | |
| OB | ||
|---|---|---|
| 平野 真雄 | 平成１６年度修士卒 | |
| 修士論文「パルスデトネーションロケットエンジンにおける部分充填推力増大効果に関する研究」 | ||
| 沼田 紘幸 | 平成１６年度学士卒 | |
| 卒業論文「パルスデトネーションエンジンの部分充填推力増大効果に関する研究」 | ||
| 安達 善之 | 平成１７年度修士卒 | |
| 修士論文「燃料液滴媒質への衝撃波伝播によるデトネーション開始の研究」 | ||
| 増本 量 | 平成１７年度学士卒 | |
| 卒業論文「小型パルスデトネーションエンジンの開発と性能に関する研究」 | ||
| 八巻 巧 | 平成１７年度学士卒 | |
| 卒業論文「極超音速飛行体発射装置−２段式軽ガス銃−の開発」 | ||
| 小島 亮太 | 平成１８年度修士卒 | |
| 修士論文「パルスデトネーションエンジン作動における熱伝達と摩擦の影響」 | ||
| 長谷川 輝 | 平成１８年度修士卒 | |
| 修士論文「パルスデトネーションロケットシステムの研究」 | ||
| 明翫 拓史 | 平成１８年度学士卒 | |
| 卒業論文「ロータリーバルブ空気吸込式ＰＤＥの研究」 | ||
| 根本 豊至 | 平成１９年度修士卒 | |
| 修士論文「エチレン一酸化二窒素予混合気体のデトネーション特性に関する研究」 | ||
| 橋本 諭 | 平成１９年度修士卒 | |
| 修士論文「デトネーション駆動衝撃波の開放空間伝播特性に関する研究」 | ||
| 山口 敬之 | 平成１９年度修士卒 | |
| 修士論文「パルスデトネーションロケット用自律作動バルブの研究開発」 | ||
| 津久井 亮 | 平成２０年度修士卒 | |
| 修士論文「PDTEのための間欠流とタービンとの相互作用に関する研究」 | ||
| 高島 康弘 | 平成２０年度修士卒 | |
| 修士論文「真空背圧下で衝撃波管によって生成するインパルスに関する研究」 | ||
| 上杉 正樹 | 平成２０年度修士卒 | |
| 修士論文「空気吸込式パルスデトネーションエンジンに関する研究」 | ||
| 上道 茜 | 平成２０年度学士卒 | |
| 卒業論文「斜めデトネーション波の可視化及びその定常性の研究」 | ||
| 八桁 純 | 平成21年度修士卒 | |
| デトネーション開始過程における壁面付近の燃焼波の挙動に関する研究」 | ||
| 加藤 真平 | 平成21年度修士卒 | |
| 修士論文「気体デトネーション駆動衝撃波の開放空間伝播特性に関する研究」 | ||
| 中道 達也 | 平成21年度修士卒 | |
| 修士論文「回転バルブを用いたパルスデトネーションエンジンの研究」 | ||
| 工藤 祐介 | 平成21年度修士卒 | |
| 修士論文「矩形断面曲管内を伝播する斜めデトネーション波に関する研究」 | ||
| 松本 健太朗 | 平成21年度修士卒 | |
| 修士論文「間欠流とタービンの相互作用に関する研究」 | ||
| 土居 尚樹 | 平成21年度修士卒 | |
| 修士論文「パルスデトネーションエンジンに関する研究」 | ||
| 川根 航 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「デトネーション管内で発生する熱伝達と摩擦による壁面力積損失の研究」 | ||
| 竹内 翔 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「デトネーション管によって発生するジェット推力に及ぼすＤＤＴ過程の影響」 | ||
| 嶋田 聡 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「閉管端近傍におけるデトネーション開始の機構とその時間特性の解明」 | ||
| 稲田 龍一 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「超高Ｌ／Ｄ細管中を伝播するデトネーション波に関する研究」 | ||
| 江角 元貴 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「爆轟管同軸回転バルブを用いた高周波数ＰＤＥの研究」 | ||
| 山本 憲吾 | 平成22年度修士卒 | |
| 修士論文「間隙壁面中へ回折するデトネーション波の維持・減衰機構の解明」 | ||
| 松岡 健 | 平成23年度博士卒 | |
| デトネーションエンジンの流体制御機構 | ||
| 山下 洋樹 | 平成23年度修士卒 | |
| 修士論文「反射衝撃波を用いたデトネーション開始及び着火形態の温度依存性に関する研究」 | ||
| 中山 博喜 | 平成23年度修士卒 | |
| 修士論文「伸長管付き衝撃波管による力積生成と部分充填効果に関する研究」 | ||
| 名倉 悠人 | 平成23年度修士卒 | |
| 修士論文「デトネーション波の回折における再開始現象に関する研究」 | ||
| 福田 修平 | 平成23年度修士卒 | |
| 修士論文「デトネーション管内で発生する熱伝達と摩擦による力積損失の研究」 | ||
| 角田 秀一郎 | 平成23年度修士卒 | |
| 修士論文「プラズマによる燃焼制御を目指した大気圧プラズマフローの質量分析に関する研究」 | ||
