マイクロ・ホール型電気推進システム:実用に直結する新要素技術の開発とその最適統合

微霍尔型电力推进系统：直接与实际应用相关的新基础技术的开发及其优化集成

• 批准号: 17686074
• 负责人: 古川 剛
• 金额: $ 8.4万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency (2006-2007)Tohoku University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17686074/
• 关键词: 航空宇宙工学; 宇宙推進工学; プラズマ・核融合; 流体力学; 人工衛星; 伝熱学; シミュレーション; エネルギー工学; 加速器; 流体工学

最終年度は,高能力な日本発のマイクロ・ホール型電気推進システムの創製という目標に対し,(1)推進機のマイクロ化を実現できる高エネルギー効率な冷却システムの開発/生成イオン加速を高効率推力変換可能な加速チャネルの設計/推進機劣化やミッションに最適な磁場形状を与えるシステム開発,(2)高効率推進システムにインテグレートするための各新要素技術の最適統合:安全・安定作動条件下で,エネルギー効率を最大化する,各新要素技術の統合解析,(3)上記新要素技術と最適統合に対する基礎物理による理論的裏付けに関する研究を取り纏め,次の成果を得た。【新要素技術】新提案の冷却システム装備のホールスラスタシステム性能を解析。磁極付近に特殊な推進剤循環経路を作製,推進剤を加速チャネル内に流入前に本経路を通過させ推進機を冷却/逆に,推進剤加熱,陽極チョークでの推進剤粒子音速増加を行うことで,特別な機器が不要,推進機マイクロ化/性能向上が可能/高次率性を示した。推進機外壁表面が佯を工夫した冷却効果について再検討し,有効性を示した(特許申請,学会発表,論文執筆中)。【基礎物理】加速チャネル最適形状を解析し,形状と推力/比推力との週を獲得。励起係数・二次電子放出係数を基準に加速/電離領域に適確した材質壁面を選定し,高推力/高比推力の発生を可能とする設計指針を見出した(学会発表,特許申請)。【インテグレーション】信頼され得る推進機/システムとしてのパッケージングを再検討,マイクロ・ホール型電気推進システムの実現に対して,解析/実験データ,及び開発した新要素技術を基礎に,高パフォーマンスを目指した設計指針を提唱,その実現可能性を検討。以上の結果に関して,特に力学に関する最も権威ある世界の組織IUTAMの開催するSymposium on Advances in Microfluidics and Nanofluidics"において発表。更に,本研究対象の競合国である米国及び仏国への特許申請を完了。更に,推進機物理について,Book-series"Fluid Mechanics and its Applications"という書籍を共著出版(編集中)。進展内容をプラズマ関連の上位誌に投稿予定。

Annual は eventually, high capacity な Japan 発 の マ イ ク ロ · ホ ー ル type electric 気 propulsion シ ス テ ム の created と い う target に し seaborne, (1) advance machine の マ イ ク ロ change を be presently で き る high エ ネ ル ギ ー sharper rate な cooling シ ス テ ム の open 発 / generate イ オ ン accelerate を thrust variations in high working rate could accelerate な チ ャ ネ ル の design/propulsion machine degradation や ミ ッ シ ョ ン に Optimum な magnetic field shape を and え る シ ス テ ム 発, (2) the high rate of unseen push シ ス テ ム に イ ン テ グ レ ー ト す る た め の elements and new technology の optimal integration: under the condition of safety, stability and actuation で, エ ネ ル ギ ー maximum working rate を す る, new elements integration technology の parsing, (3) the optimal integration technology と remember new elements on に す seaborne る fundamental physics に よ る The theory of けに is related to する research を and め, and the subsequent <s:1> result を is た. 【 New Element Technology 】 Analysis of Performance を of New Proposal <s:1> Cooling システム Equipment <e:1> ホ スラスタシステム スラスタシステム スラスタシステム. Pole pay nearly に special な propulsion tonic cycle を 経 road system, promote tonic を accelerate チ ャ ネ ル に into former に within this 経 road を through さ せ pusher を cooling/inverse に, advance heating, and the anode チ ョ ー ク で の propulsion tonic particles of sound raised line add を う こ と で, special が don't な machine, pusher マ イ ク ロ change/performance が may/high up time willfulness を shown し た. Promote closed wall surface が を them time し た cooling unseen fruit に つ い て beg し 検 again, have a sharper sex を shown し た (chartered institute of application, 発 table, paper pen). 【 Basic Physics 】 Acceleration チャネ チャネ optimal shape を analysis of を, shape と thrust/specific thrust と と obtained by zhou を. Wound up coefficient, coefficient of secondary electron release を benchmark に acceleration/ionization に optimum し indeed た wall を し selected material, high thrust/height thrust の 発 を と possible す る design pointer を see し た (learn to 発 table, franchise application). 【 イ ン テ グ レ ー シ ョ ン 】 letter 頼 さ れ る advance machine / シ ス テ ム と し て の パ ッ ケ ー ジ ン グ を 検 win again, マ イ ク ロ · ホ ー ル type electric 気 propulsion シ ス テ ム の be presently に し seaborne て, parsing/be 験 デ ー タ, open and び 発 し た technology based に を new elements, high パ フ ォ ー マ ン ス を refers し た design pointer を sing, そ の be を likely now Youdaoplaceholder0 please. Results above の に masato し て, mechanical に に masato す る most も 権 wei あ る の world organization IUTAM の open rush す る Symposium on Advances in Microfluidics and Nanofluidics "に お い て 発 table. Further, に, this study has completed the へ franchise application を for the <s:1> competitive cooperation countries である, the United States and び仏. Further に, propulsion physics に に て て て,Book-series"Fluid Mechanics and its Applications"と に う う を co-authored (in the compilation). Progress content: をプラズ をプラズ related: をプラズ Upper journal: に submitted for approval.

项目成果

Nano-Fabrication of Organosilane Self-Assembled Monolayers : Effects of Proximity Gap and Irradiation Time on Photoreactivity and Lamination

有机硅烷自组装单分子层的纳米制造：邻近间隙和照射时间对光反应性和层压的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Meas. Sci. Technol 17
• 作者: T. Furukawa;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Expansion Tube Operation with Thin Secondary Diaphragm

带有薄次级隔膜的膨胀管操作

• 发表时间: 2007
• 期刊: AIAA Journal 45・1
• 作者: M.Tada;S.Tanaka;Y.Iwasawa;Takeshi Furukawa
• 通讯作者: Takeshi Furukawa

Nuclear Fusion Ion Beam Source Composed of Oprimum Channel Wall

Oprimum通道壁构成的核聚变离子束源

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of 13th International Conference on Fusion Reactor Materials CD-R
• 作者: 植木保昭;ら;S.U. Lee;V.N. Nemykin;V.N.Nemykin;A.Kasuya;Y.Kawazoe;Takeshi Furukawa;Takeshi Furukawa
• 通讯作者: Takeshi Furukawa

Micro Hall-type Electric Propulsion System : Simultaneous Solution of Plasma Magneto-hydrodynamic Instability and Thruster Core Overheating

微霍尔型电力推进系统：同时解决等离子体磁流体动力不稳定和推进器核心过热问题

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. of the 23rd International Review of Progress in Applied Computational Electromagnetics (March)(CD-edition)
• 作者: 植木保昭;ら;S.U. Lee;V.N. Nemykin;V.N.Nemykin;A.Kasuya;Y.Kawazoe;Takeshi Furukawa;Takeshi Furukawa;Takeshi Furukawa
• 通讯作者: Takeshi Furukawa

Hall-type Electric

霍尔式电动

• 发表时间: 2008