電磁プラズマ加速アークジェット推進機の溶射への応用

电磁等离子加速电弧喷射推进机在热喷涂中的应用

• 批准号: 19656226
• 负责人: 田原 弘一
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656226/
• 关键词: 電磁プラズマ加速アークジェット推進機; 地上応用; 材料加工プロセシング; 溶射; 高速プラズマ; 高密度プラズマ; 窒化珪素; 窒化炭素; 雷磁プラズマ加速アークジェット推進機

電磁プラズマ加速(Magneto-Plasma-Dynamic:MPD)アークジェット推進機は、通常の熱プラズマジェット装置と同様の同軸電極構造をもち、将来の宇宙用高推力推進機として有望視されている。MPDアークジェット推進機ではキロアンペアオーダの放電電流とそれに伴う自己誘起磁場の相互作用によって推進剤プラズマが電磁気的に加速されるので、他のプラズマ熱源に比べて高速で高温・高密度の大面積プラズマを生成することができる。そのため、地上応用として、各種のプラズマ材料加工への利用が大いに期待される。本研究の目的は、MPDアークジェット推進機の材料加工への有効性を明らかにすることである。材料加工法の1つである溶射法にMPDアークジェット推進機を利用する。まず、宇宙用MPDアークジェット推進機を改良し、珪素系材料溶射用のMPDアークジェット装置を製作した。アブレーション電極(珪素、炭素)及び同材料のアブレーション材料を自由に配置し、種々の作動ガス(反応性ガス(窒素、メタン)、非反応性ガス(アルゴン))を用いて、放電電流(3〜25kA、放電時間1ms、放電繰り返し周波数1〜2Hz)の範囲で試作したMPDアークジェット装置の基本作動特性を調べた。作動ガス流量と放電電流をパラメータとして変化させ、放電電圧、反動力、インパクト圧力を測定した。それらデータより、平均ガス噴出速度と電力変換効率を評価した。次に、窒化珪素、炭化珪素膜の溶射実験を実施し、1万ショットの連続作動に成功し、X線散乱測定とビーカーズ硬度測定より、良質の厚い皮膜が形成されていることが明らかになった。

Magneto-Plasma-Dynamic (MPD) propulsion systems are expected to be developed in the future with conventional thermal propulsion systems and coaxial electrode structures of the same type. MPD propulsion engine has a high speed, high temperature, high density and large area heat source, which is generated by the interaction of self-induced magnetic field and electromagnetic field. All kinds of materials processing and utilization are expected. The purpose of this study is to clarify the effectiveness of material processing for MPD propulsion machines. Material Processing Method 1. Use of MPD Propeller The MPD propulsion system for the universe is improved, and the MPD propulsion system for the solvent system is manufactured. The basic operating characteristics of the MPD device can be adjusted by the use of a variety of different materials such as graphite and carbon electrodes, reactive and non-reactive operating conditions, discharge current (3 ~ 25kA, discharge time 1ms, discharge cycle 1 ~ 2Hz), and discharge current (3 ~ 25kA). Actuation flow rate, discharge current, reaction force, discharge pressure The average ejection velocity and the power conversion rate are evaluated. The dissolution of secondary, chemical and carbonized films was successfully carried out, and the continuous operation of 10,000 pieces of film was successfully carried out. The X-ray scattering measurement, hardness measurement, and formation of good quality thick films were carried out.

项目成果

Research and Development of Electrothermal Pulsed Plasma J Thrusters for Project of Osaka Institute of Technology Electric-Rocket-Engine onboard Small Space Ship (PROITERES)

大阪工业大学小型太空船电动火箭发动机项目（PROITERES）电热脉冲等离子J推进器的研究与开发

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proc. of 26^<th> Int. Symp. on Space Technology and Science, Hamamatsu
• 作者: H. Takagi;Y. Ishii;T. Yamamoto;H. Tahara
• 通讯作者: H. Tahara

Spraying Using Magneto-Plasma-Dynanlic Arc Jet Generator

使用磁等离子动力电弧喷射发生器进行喷涂

• 发表时间: 2007
• 期刊: 2007 International Thermal Spray Conference Proceedings 1
• 作者: Hirokazu TAHARA;Toshiaki EDAMITSU and Hirokazu SUGIHARA;Hirokazu TAHARA and Yasutaka ANDO
• 通讯作者: Hirokazu TAHARA and Yasutaka ANDO

PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF ELECTROTHERMAL PULSEDPLASMA THRUSTERS WITH INSULATOR-ROD-ARRANGED CAVITIESAND TEFLON-ALTERNATIVE PROPELLANTS

绝缘棒排列腔体和聚四氟乙烯替代推进剂电热脉冲等离子推进器的性能特征

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of 30th Electric Propulsion Conference 337
• 作者: Hirokazu TAHARA;Toshiaki EDAMITSU and Hirokazu SUGIHARA
• 通讯作者: Toshiaki EDAMITSU and Hirokazu SUGIHARA

Performance and Plasma Characteristics of a Cusp and Divergent-Nozzle Applied-Magnetic-Field MPD Thruster

尖点和发散喷嘴应用磁场 MPD 推进器的性能和等离子体特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of 30th Electric Propulsion Conference 335
• 作者: Keiko SASAKI;Hironobu NAKANO;Wahyu WILOPO. Yoshinori MIURA. Tsuvoshi HIRAJIMA;Hirokazu TAHARA and Yoichi KAGAYA
• 通讯作者: Hirokazu TAHARA and Yoichi KAGAYA

Research and Development of Supersonic Plasma Spraying

超音速等离子喷涂的研究与进展

• 发表时间: 2007
• 作者: Hirokazu TAHARA;Toshiaki EDAMITSU and Hirokazu SUGIHARA;Hirokazu TAHARA and Yasutaka ANDO;Wahyu WILOPO. Keiko SASAKI. Tsuyoshi HIRAJIMA.;Hirokazu Tahara and Yasutaka Ando
• 通讯作者: Hirokazu Tahara and Yasutaka Ando