Study on milimeter-wave discharge detonation using a gyrotron

回旋管毫米波放电爆轰研究

• 批准号: 20H02344
• 负责人: 小紫 公也
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02344/
• 关键词: エネルギー全般; 航空宇宙工学; ミリ波; プラズマ; 推進; 放電; ジャイロトロン

（１）94 GHz ジャイロトロンを使用した大気ミリ波放電試験：真空管表面への電子スパッタに伴う真空度悪化により、昨年度まで電極電圧45 kV, 繰り返し周波数約1 Hzの作動に制限されていたが、真空管の予加熱や電圧印加を繰り返して真空管表面状態を改善し、電極電圧50キロボルトにて、100 マイクロ秒を超え、繰り返し周波数800 Hzを超える連続発振に成功した。この繰り返しミリ波照射を用いて、第１パルス放電で生じる高温（電離）残留ガスが後続パルスでのミリ波放電進展速度、生成推力インパルス及び放電構造遷移に与える影響を観測した。加えて、分光光学系を用いた計測により、放電構造遷移前後の自発光スペクトル取得に成功した。（２）デトネーション伝播現象解明のための数値解析： 2次元CFDの熱化学計算において電離速度がガスの振動-並進非平衡状態に依存するモデルを採用することにより、チューニングパラメータを用いることなく上記（１）の進展速度を再現することに成功し、現在論文を執筆中である。また、本計算コードを用いて、繰り返しパルス運転時の推進性能を最大化する推進器形状の検討を行い、一つの例として、吸気弁を非等間隔に配置することで性能が改善する知見を得た。（３）ミリ波強度分布の測定手法の開発：ミリ波吸収板、感温シートおよびビデオカメラの組み合わせによって、ミリ波パルスのエネルギーとミリ波強度分布の両方を同時、簡便かつ正確に測定する手法を発案し、その開発に成功した。これにより今後ミリ波強度を変数とするミリ波支持デトネーション実験研究を加速度的に行うことができる。

(1) 94 GHz: The vacuum tube surface electron flux is accompanied by vacuum degree change. Last year, the electrode voltage was 45 kV, and the cycle frequency was about 1 Hz. The operation was limited. The vacuum tube was preheated and the voltage was returned. The vacuum tube surface state was improved. The electrode voltage was 50 kV, and the cycle frequency was 800 Hz. The continuous vibration was successfully transmitted. The impact of the first phase of the process on the evolution of the first phase of the process, on the evolution of the second phase of the process, on the evolution of the first phase of the process, on the evolution of the second phase of the process, on the evolution of the first phase of the process, on the evolution of the second phase of the process, on the evolution of the process, on the In addition, the spectroscopic optical system has been successfully used to measure the spontaneous emission before and after the structural migration. (2) The numerical analysis of the phenomenon of propagation of the two-dimensional CFD: the dependence of the ionization velocity on the vibration-phase nonequilibrium state in the thermochemical calculation of the two-dimensional CFD. This calculation maximizes the propulsion performance during operation. The shape of the thruster is discussed. The suction function is arranged at unequal intervals. The performance is improved. (3) Development of measurement method of multi-wave intensity distribution: combination of multi-wave absorption plate, temperature sensor and wavelength sensor, multi-wave absorption plate and wavelength sensor, multi-wave absorption plate and wavelength sensor, multi-wave absorption plate and wavelength sensor. This is the first time that we've seen a change in wave intensity.

项目成果

東大ジャイロトロンのビーム引き出し試験

东京大学回旋管光束提取测试

• 发表时间: 2020
• 作者: 真鍋亜佑斗;玉川俊幸;田畑邦佳;谷口知平;小紫公也;假家強;南龍太郎,今井剛;小田靖久;福成雅史;林一生;池田亮介;梶原健;高橋幸司;坂本慶司
• 通讯作者: 坂本慶司

マイクロ波ロケット研究に向けた94GHz大電力ミリ波光源ジャイロトロンの開発

用于微波火箭研究的94GHz高功率毫米波光源回旋管的研制

• 发表时间: 2020
• 作者: 谷口 知平;田畑 邦佳;小紫公也;假家 強;南龍 太郎;今井 剛;小田 靖久;福成 雅史;坂本 慶司
• 通讯作者: 坂本 慶司

Study of Transmission Frequency and Transmission Optics to Minimize Microwave Rocket’s Launch Cost

最小化微波火箭发射成本的传输频率和传输光学研究

• DOI: 10.24662/sspss.6.0_51
• 发表时间: 2021
• 期刊: Space Solar Power Systems
• 作者: 谷口 知平;田畑 邦佳;真鍋 亜佑斗;玉川 俊幸;小紫 公也;小泉 宏之
• 通讯作者: 小泉 宏之

94 GHzジャイロトロンの大電力化とそれにより駆動されるデトネーション波の観測

94 GHz回旋管功率的增加及其驱动爆轰波的观测

• 发表时间: 2021
• 作者: 鶴留 奈津子;南 雄二;加治屋 勝子;高瀬芳貴，田畑邦佳，真鍋亜佑斗，小紫公也;田畑邦佳，真鍋亜佑斗，高瀬芳貴，小紫公也，假家強，南龍太郎，今井剛，小田靖久，福成雅史，山口裕資，立松芳典，林一生，池田亮介，梶原健，高橋幸司，坂本慶司
• 通讯作者: 田畑邦佳，真鍋亜佑斗，高瀬芳貴，小紫公也，假家強，南龍太郎，今井剛，小田靖久，福成雅史，山口裕資，立松芳典，林一生，池田亮介，梶原健，高橋幸司，坂本慶司

94 GHzジャイロトロンのビームプロファイル推定及びビームを用いた大気放電進展観測

94 GHz 回旋管束流轮廓的估计以及利用该束流观测大气放电过程

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamashita Yu;Sakuma Shinya;Yamanishi Yoko;真鍋亜佑斗，田畑邦佳，高瀬芳貴，小紫公也，假家強，南龍太郎，今井剛，小田靖久，福成雅史，山口裕資，立松芳典，林一生，池田亮介，梶原健，高橋幸司，坂本慶司
• 通讯作者: 真鍋亜佑斗，田畑邦佳，高瀬芳貴，小紫公也，假家強，南龍太郎，今井剛，小田靖久，福成雅史，山口裕資，立松芳典，林一生，池田亮介，梶原健，高橋幸司，坂本慶司