第21回能代宇宙イベントフォトロン賞受賞発表

航空宇宙
燃焼
可視化
#缶サット
#ハイブリットロケット
#能代宇宙イベント

能代宇宙イベントとは

秋田県能代市で毎年8月中旬に行われる日本最大規模の学生/社会人によるロケット打上及び自律ロボット制御のアマチュア大会です。ハイブリットロケットと呼ばれる爆発物を使わない全く新しいタイプのロケット打上や缶サットと呼ばれる自立制御型のロボットが気球から落下され目的地を目指す競技などが行われます。
参加する学生は秋田県外からも大勢訪れ、毎年300名を超える学生たちが集まって、実験を行っています。実験を行っています。今年度も20を超える大学や団体が参加予定であり、さらなる盛り上がりを見せています。
^{_{（出典：第21回能代宇宙イベントWebページ https://noshiro-space-event.org/about/）}}

フォトロン賞について

フォトロンは、宇宙教育の普及と航空宇宙技術の発展を応援するため能代宇宙イベントに協賛しています。これまで会期中のハイスピードカメラの貸出と撮影支援を行ってきましたが、昨年からは新たに「フォトロン賞」を設立しました。
「フォトロン賞」では、60fps以上で撮影したスロー映像（スマホ、デジカメ、フォトロンの貸出しカメラ）を対象として、「ユニークな映像」「スロー映像から得られた気付き」を中心に審査を行いました。
この協賛を通して、宇宙教育の普及と航空宇宙技術の発展にスロー映像が活用され、それらに貢献できることを期待しています。

最優秀賞｜東北大学 F.T.E.（FROM THE EARTH）

東北大学 F.T.E.（FROM THE EARTH）様コメント

本映像は、弊団体陸打ち機体“梟”の飛行を捉えたもので、フレームレートが1,000fps、記録設定は30pであるため、0.03倍速のスローモーション映像です。
フォトロン様が能代運営に貸し出していただいたハイスピードカメラで撮影された映像となっております。

動画から、イグナイターが着火してから、タンク内の亜酸化窒素を酸化剤として燃料に着火するまでの間である予備燃焼の時間帯は、2秒から20秒の18秒間であることが分かります。
これは撮影時の時間において0.54秒に相当します。すなわち、0.54秒間予備燃焼が起きているのです。
このように、ハイスピードカメラを使用して映像を分析することで、この予備燃焼の時間をより正確に知ることができました。
この予備燃焼の正確な時間は、自作エンジンの設計に生かすことができます。

燃焼が始まると燃料の表面から反応が起こり、燃料後退速度にしたがって、次第に燃料の径が広がっていきます。
予備燃焼の時間をs、燃料後退速度をrとすると、予備燃焼の間に使用された燃料の厚さはs×rと表されます。

燃料後退速度は酸化剤と燃料の組み合わせにより固有な値を取ります。
したがって、予備燃焼と本燃焼では、燃料後退速度も異なる値を取ります。

一般にロケットのフライトモデルでは、機体を可能な限り軽くするため、燃料の厚さを極限まで薄くすることが理想です。
しかし予備燃焼における燃料後退速度を見誤ってしまうと、予想よりも燃料を多く使うことになり、アルミ製のエンジン本体にまで高温が伝わり、最悪の場合溶けてエンジンが爆発してしまう恐れがあります。
このような事象を防ぐために、各燃焼段階における燃料後退速度を細かく計算することが必要です。
そのための手段として、ハイスピードカメラの活用が非常に有効であることを、改めて実感しました。

フォトロン審査コメント

ハイスピードカメラの高時間分解能を活かし予備燃焼の時間を計測する使い方について、ハイスピードカメラの新たな活用方法として発見いただきました。
ただ撮影するだけではない、この「新たな気付き」について高評価をいたしました。
また、ハイスピードカメラを横向きに設置し、縦長の画角を作り、解像度も調整して撮影時間を稼ぐという玄人な撮影手法の工夫が素晴らしかったです。
最優秀賞の受賞、おめでとうございます。