衛星の軌道離脱に用いる超小型固体推進機の燃焼非一様性の解明及び横推力の抑制

本研究の目的は，小型衛星を用いた再突入ミッションや惑星探査ミッションを可能にする小型固体推進機の燃焼非一様性の解明及び横推力抑制手法の確立である．横推力が発生すると，小型衛星の軌道遷移や再突入に影響を及ぼすことが懸念される．大型推進機であれば，推力偏向機構を用いて横推力の影響を相殺することが可能であるため，横推力の抑制は行われてこなかった．しかし，電力や容積の厳しい制限を受ける小型衛星にはジンバル機構の搭載は難しく，横推力抑制手法の確立が必要不可欠である．また，主衛星に相乗りする形で打ち上げられることが多い小型衛星には厳格な安全基準が求められる．固体推進機には，誤着火が起きないようなインヒビットシステムが必要不可欠である．既存の固体推進薬ペレットを積層/クラスタ化することで，インパルス可変な小型固体推進機を提案し，ペレット数によらず安定作動が実現される積層/クラスタ手法を確立した．さらに，真空チェンバ内燃焼試験において，内壁で反射する高温燃焼ガスの影響を抑制した三軸推力測定系を構築した．構築した推力測定系を用いて，小型固体推進機の三軸推力測定を行い，軸方向推力及び横方向推力を評価した．さらに，予期せぬ誤着火を防ぐ安全装置として，レーザ着火システムを提案/構築し，小型固体推進系への導入に成功した．これにより，従来の電熱着火方式と比較して，低電力な着火システム，及び軽量なインインヒビットシステムが実現された．以上を踏まえ，モーターケース壁厚を薄くし軽量化を施したエンジニアリングモデルの小型固体推進機を設計した．推力測定を行い，想定通りの推進性能が得られることが示された．

本研究の目的は，小型衛星を用いた再突入ミッションや惑星探査ミッションを可能にする小型固体推進機の燃焼非一様性の解明及び横推力抑制手法の確立である．横推力が発生すると，小型衛星の軌道遷移や再突入に影響を及ぼすことが懸念される．大型推進機であれば，推力偏向機構を用いて横推力の影響を相殺することが可能であるため，横推力の抑制は行われてこなかった．しかし，電力や容積の厳しい制限を受ける小型衛星にはジンバル機構の搭載は難しく，横推力抑制手法の確立が必要不可欠である．また，主衛星に相乗りする形で打ち上げられることが多い小型衛星には厳格な安全基準が求められる．固体推進機には，誤着火が起きないようなインヒビットシステムが必要不可欠である．既存の固体推進薬ペレットを積層/クラスタ化することで，インパルス可変な小型固体推進機を提案し，ペレット数によらず安定作動が実現される積層/クラスタ手法を確立した．さらに，真空チェンバ内燃焼試験において，内壁で反射する高温燃焼ガスの影響を抑制した三軸推力測定系を構築した．構築した推力測定系を用いて，小型固体推進機の三軸推力測定を行い，軸方向推力及び横方向推力を評価した．さらに，予期せぬ誤着火を防ぐ安全装置として，レーザ着火システムを提案/構築し，小型固体推進系への導入に成功した．これにより，従来の電熱着火方式と比較して，低電力な着火システム，及び軽量なインインヒビットシステムが実現された．以上を踏まえ，モーターケース壁厚を薄くし軽量化を施したエンジニアリングモデルの小型固体推進機を設計した．推力測定を行い，想定通りの推進性能が得られることが示された．