熱-流体-構造連成解析を用いた液体ロケットエンジンの 推力調整に対する燃焼室寿命評価

摘要

スロットリングによる推力の変化に伴う熱構造的負荷が構造寿命に与える影響を定量的に把握するため，熱-流体-構造連成解析手法を用いて，定格運転中にスロットリングを行う影響を数値解析的に評価した．起動後の定常燃焼シーケンス中にスロットリングを行うcase 1と，行わないcase 2の2ケースを解析対象とした．その結果，定常燃焼中にスロットリングを行うcase 1では，起動から停止に至るまでに生ずるひずみ変動に加えて，スロットリングに伴う温度変化によってもひずみ変動が生ずることがわかった．それぞれのひずみ範囲から線形損傷則に基づいて損傷度を求めた結果，case 1と2の違いは0.5 %に留まることがわかった，またcase 1においても，スロットリングに伴う疲労損傷度は全損傷度に対して8.82%に留まることから，定常燃焼中にスロットリングを1回実施することによる寿命への影響は小さいことが定量的に確認された．