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電気浸透流ポンプ駆動推力可変スラスタによる超小型衛星姿勢制御系の変革

电渗流泵驱动变推力推进器改造微卫星姿态控制系统

基本信息

批准号：
22K18857
负责人：
松岡健
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18857/
关键词：
電気浸透流ポンプスラスタ超小型衛星 RCS 過酸化水素

项目摘要

電気浸透流ポンプ（EOP）は、多孔質セラミック材の両端に電界をかけることで流体が輸送される「電気浸透流現象」を利用したポンプである。EOPは機械的可動部がなく、1MPa程度の高い吐出圧を得ることができる。また、電圧を制御することで流量を制御することが可能である。これらの特徴から、EOPを用いた超小型人工衛星用スラスタは、従来のスラスタで必要であった剛直な加圧系を排除した単純なシステムで推力制御を実現することが可能であり、超小型衛星の高精度姿勢制御を実現する。当該年度までに、EOPを用いた水および過酸化水素の送液、およびそのモデル化を完了した。その結果、印加電圧20～140Vに対して、体積流量が線形増加し、5～50μL/minの広い範囲での流量変化を確認した。加えて、過酸化水素と白金触媒を用いた1液式EOPスラスタの作動実証試験を実施し、燃焼器内圧の上昇（推力の発生）を確認した。しかしながら、EOPの送液流量とノズルスロート直径のミスマッチにより、間欠的な圧力上昇であった。本年度は、本課題を解決するため、EOPの大流量化を目指した多孔質セラミックス材の試作器を作成に特化して研究を進めた。具体的には、実証実験で使用した円筒セラミックス（直径3.3mm、長さ4mm）に対して、最大直径15mmおよび最大長さ6mmである。来年度、大型EOPを用いた流量試験およびEOPスラスタ作動試験を実施し、定常推力およびその推力可変を実証する。

Electrical Permeation Flow (EOP) is a phenomenon that can be used to transport fluids through porous materials. The EOP has a high discharge pressure of 1MPa at the movable part of the machine. The voltage is controlled. The flow is controlled. The characteristics of the EOP are described in detail below. It is necessary to eliminate the direct pressurization system for ultra-small satellites. It is possible to realize high-precision attitude control for ultra-small satellites. During the year, EOP completed the process of supplying water and acidifying water. Results: Voltage 20~140V, volume flow rate linear increase, 5~50μL/min and flow rate variation confirmed The operation of the liquid EOP catalyst is verified by the addition of hydrogen peroxide and platinum catalyst, and the increase of the internal pressure of the burner (thrust generation) is confirmed. EOPs are designed to deliver fluid at a constant pressure. This year, we are going to solve this problem, and we are going to make further progress in the research on the preparation of porous material testers for high throughput EOP. The actual use of the cylinder (diameter 3.3 mm, length 4mm) is equivalent to a maximum diameter of 15mm and a maximum length of 6 mm. In the future, large EOP applications will be tested for flow rate and EOP operation, and steady thrust and thrust can be tested.