誘導結合型プラズマを応用した低圧環境下におけるレーザー推進

使用电感耦合等离子体在低压环境中进行激光推进

• 批准号: 16656263
• 负责人: 荒川 義博
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656263/
• 关键词: レーザー推進; 誘導結合プラズマ; レーザー支持プラズマ; 大気吸い込み式ロケット; 中和器; イオンビーム源; 誘導結合型プラズマ; 大気吸込み式ロケット

連続発振のレーザーをエネルギー源とするレーザー推進は,プラズマ推進機と異なり電源を搭載する必要がないため,電力-重量比を極めて小さくできることに加え,大きな推力密度が期待される推進システムである.このような特徴から,軌道間輸送ミッションや,地球や惑星の大気を利用した推進ミッションなどへの応用が期待される.このレーザー推進の実現のためには,レーザーからのエネルギーを効率よく作動流体に与え,いかに高いエンタルピーの流れを達成できるかが鍵となっている.本年度は,平成十六年度に確立されたレーザープラズマと誘導結合型プラズマの安定化手法を用いて,旋回流の導入がエネルギー変換効率に与える影響について調べた.ソニックフロー法およびレーザー吸収分光法を用いた測定の結果,以下のことがわかった.・旋回流の流量割合が少ないほど,誘導結合型プラズマがより下流に生成され,気流のエンタルピーが高まる.・旋回流の導入割合を少なくすることで,気流中心のエンタルピーが30%程度増加する.この結果,最大2MJ/kgのエンタルピー流を得た.・高エネルギーレーザーを誘導結合型プラズマに応用することで,プラズマ生成条件が拡大しエネルギー変換効率が高められる.また,本研究で得た誘導結合型プラズマ生成技術をイオンビーム源の中和器として応用する実験を行った.イオンビーム中和器は,プラズマ推進機への応用のほか,各種プラズマプロセッシング技術に不可欠なものとして,その開発が産業界から期待と需要が高まっている.無電極放電である誘導結合型プラズマを用いる事により,クリーンかつ高い寿命を誇る中和器の開発が可能となる.実験の結果,従来に比べ電子生成コスト,推進剤利用効率が高い中和器の開発を実証した.

Even 続 発 vibration の レ ー ザ ー を エ ネ ル ギ ー source と す る レ ー ザ ー propulsion は, プ ラ ズ マ pusher と different な り power を carry す る necessary が な い た め, power to weight ratio を extremely め て small さ く で き る こ と に え, big き な thrust density が expect さ れ る propulsion シ ス テ ム で あ る. こ の よ う な, 徴 か ら, rail transport between ミ ッ シ ョ ン や, Earth や bring big star の 気 を using し た propulsion ミ ッ シ ョ ン な ど へ の 応 with が expect さ れ る. こ の レ ー ザ ー propulsion の be presently の た め に は, レ ー ザ ー か ら の エ ネ ル ギ ー を sharper rate よ に く actuation fluid and え, い か に high い エ ン タ ル ピ ー の flow れ を reached で き る か が key と な っ て い る. This year は, pp.47-53 16th annual に establish さ れ た レ ー ザ ー プ ラ ズ マ と type induction combined with プ ラ ズ マ の stabilization technique を with い て, spin reflux の import が エ ネ ル ギ ー に - in sharper rate with え る influence に つ い て adjustable べ た. ソ ニ ッ ク フ ロ ー method お よ び レ ー ザ ー 収 absorption spectrometry を with い た の results, the following の こ と が わ か っ た. · cycle Flow の cut less close が な い ほ ど, induction type combined プ ラ ズ マ が よ り obscene に generated さ れ, 気 flow の エ ン タ ル ピ ー が high ま る., spin reflux の import less cut and を な く す る こ と で, 気 flow center の エ ン タ ル ピ ー が level raised 30% plus す る. こ の as a result, the two largest mj/kg の エ ン タ ル ピ ー flow を た. · high エ ネ ル ギ ー レ ー ザ ー を type induction combined with プ ラ ズ マ に 応 with す る こ と で, プ ラ ズ マ generated conditions が company, big し エ ネ ル ギ ー variations in high rate of unseen が め ら れ る. ま た, this study で type た induction combined with プ ラ ズ マ generation を イ オ ン ビ ー ム source の neutralizer と し て 応 with す る be 験 を line っ た. イ オ ン ビ ー ム neutralizer は, プ ラ ズ マ pusher へ の 応 Use の ほ か, various プ ラ ズ マ プ ロ セ ッ シ ン グ technical に owe な も の と し て, そ の open 発 が industry か ら expect high と need が ま っ て い る. Electrodeless discharge で あ る type induction combined with プ ラ ズ マ を with い る matter に よ り, ク リ ー ン か つ high い を life kua る neutralizer の open 発 が may と な る. Experimental results show that 従 generates に more electrons than べ generates コスト, the efficiency of the propellant is が higher, and the development of the <s:1> neutralizer <s:1> を is experimentally proved to be た.

项目成果

Effect of swirl flow on an atmospheric inductively coupled plasma supersonic jet

• DOI: 10.1016/j.vacuum.2006.01.033
• 发表时间: 2006-09-07
• 期刊: VACUUM
• 影响因子: 4
• 作者: Inoue, Takayoshi;Matsui, Makoto;Arakawa, Yoshihiro
• 通讯作者: Arakawa, Yoshihiro

CWレーザー推進におけるエネルギー変換過程

连续激光推进中的能量转换过程

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集 54・627
• 作者: 井上孝祐;上原 進;小紫公也;荒川義博
• 通讯作者: 荒川義博