パルス型プラズマスラスタにおける効率的な推進剤供給方法に関する研究

脉冲等离子体推进器高效推进剂供应方法研究

• 批准号: 13F03740
• 负责人: 小泉 宏之
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03740/
• 关键词: 小型宇宙機; パルス型プラズマスラスタ; 液体推進剤; 多孔質; キューブサット; 静電スプレー; 小型宇宙推進

現在，活発に研究開発が行われている数kgという超小型衛星において，そのミッションを制限している主要因は大きな速度増分（ΔV）を提供することができる小型推進系の欠如である．小型推進機の有力候補としてパルス型プラズマスラスタの研究が盛んに行われている．同スラスタは，固体樹脂を推進剤として用いることにより極めて簡易な構造を有するが，大きな欠点として，固体樹脂の幾何形状上的制限により搭載推進剤質量が限られる点がある．本研究では，この問題を解決するため液体推進剤を用いたパルス型プラズマスラスタ（L-PPT）を取り扱い，特に不可欠である液体供給機構の改良を行うことを目的としている．このために，本研究は次の２つの液体噴射方法，静電スプレー式液体噴射方法と多孔質浸透型液体供給方法を提案／実施した．静電スプレー式液体噴射は，高電圧を利用して液体表面に高電場を印加し，静電力により液体を抽出／微粒化する技術である．しかし，低揮発性液体および無揮発性液体に対し，静電スプレー噴射の実験を様々な針形状／条件の下で実施した結果， 10 kV以上の高電圧印加が必要であることが明らかとなり，スラスタへの適用への困難性が明らかとなった．この一方で，研究者らは多孔質に無揮発性液体を染み込ませて放電におり受動的に供給する方法を着想した．この方法では，多孔質体に染みこんだ無揮発性液体がプラズマ生成部に暴露され，プラズマに対して受動的な液体推進剤供給が行われる．放電実験の結果，提案方法における放電時のインダクタンスは，従来型と大きな差がなく電流経路が正常であることがわかった．さらに推力測定の結果，同じエネルギーにおいて従来よりも高いインパルス（推力）が得られることがわかった．比推力に関しては低下している可能性があるが，液体供給が可能であるため，総合的なΔVを大きくできる可能性が高い．

At present, the development of active research and development is limited mainly by the increase in speed (ΔV) of large satellites and the shortage of small propulsion systems. A powerful candidate for a small propulsion system. The solid resin propellants are used in the same way as the solid resin propellants. The solid resin propellants are used in the same way as the solid resin propellants. This study aims to solve the problem of liquid propulsion by improving the liquid supply mechanism. In this paper, two kinds of liquid jet methods, electrostatic liquid jet method and porous liquid supply method, are proposed and implemented. Electrostatic liquid jet technology uses high voltage and high electric field on liquid surface. As a result of the implementation of the needle shape/conditions for low and non-volatile liquids, high voltages above 10 kV are necessary and difficult to apply. In this regard, researchers are considering ways to supply non-reactive liquids to porous materials. In this method, the porous body is exposed to non-reactive liquid, and the liquid propellant is supplied to the activated part. Li Guoji's result, the proposal method, Li Guoji's time, the current, the current. The thrust measurement results are the same as those of the previous generation, and the thrust measurement results are the same as those of the previous generation. The probability of specific thrust is low, the probability of liquid supply is high, and the probability of combined ΔV is high.

项目成果

LIQUID AND GASEOUS PROPELLANT ALTERNATIVES FOR VERSATILE PPT OPERATION

用于多功能 PPT 操作的液体和气体推进剂替代品

• 发表时间: 2016
• 作者: Tony Schönherr;William Y. L. Ling;Jonathan Skalden;Georg Herdrich; Hiroyuki Koizumi;Kimiya Komurasaki
• 通讯作者: Kimiya Komurasaki

代替推進剤を用いたﾊﾟルス型プラズマスラスター

使用替代推进剂的脉冲式等离子推进器

• 发表时间: 2016
• 作者: Tony Schonherr;William Y. L. Ling;Caglayan Gurbuz;Jonathan Skalden;小泉宏之
• 通讯作者: 小泉宏之