Research and Development of a Novel Electrodeless Plasma Rocket Engine Using a Helicon Source

新型螺旋源无极等离子火箭发动机的研究与开发

• 批准号: 21226019
• 负责人: SHINOHARA Shunjiro
• 金额: $ 133.7万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology (2010-2013)Kyushu University (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009-05-11 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21226019/
• 关键词: 航空宇宙工学; プラズマ・核融合; ロケット; ヘリコンプラズマ; 無電極; 加速; モデル化; 熱流体工学; ヘリコン

Fuel cost using electric propulsion is better (specific impulse is higher) than chemical one. The contact erosion between a plasma and electrodes, producing and accelerating the plasma, leads to a lifetime shortage. To overcome this, our study had "electrodeless" conditions.Helicon sources have been developed and characterized: The largest (smallest) diameter of 74 (0.3) cm was achieved, and the scalings of the production efficiency have been established. Roles of a helicon and a TG waves were examined. We have proposed many acceleration schemes: A helicon source alone showed the maximum specific impulse of 3,000 s and the maximum ratio of thrust to power of 16 mN/kW. The excited magnetic field penetration and the ion velocity increase were found in the RMF scheme. Methods such as REF and PA/ICR were also advanced. We have developed the two-dimensional measurement systems using laser induced fluorescence and high-resolution spectroscopy, and the various types of the thrust stands.

使用电推进的燃料成本比化学燃料更好（比脉冲更高）。血浆和电极之间的接触侵蚀，产生和加速等离子体，导致终生短缺。为了克服这一点，我们的研究具有“无电”状态。已经开发和表征了helicon的来源：达到了最大（最小）的直径为74（0.3）cm，并确定了生产效率的尺度。检查了Helicon和TG波的作用。我们提出了许多加速度方案：单独的Helicon源显示3,000 s的最大比脉冲，并且推力与16 MN/kW的最大推力比。在RMF方案中发现了激发磁场渗透和离子速度的增加。 REF和PA/ICR之类的方法也被提出。我们使用激光诱导的荧光和高分辨率光谱以及各种类型的推力架开发了二维测量系统。

项目成果

永久磁石による強磁場の磁気ノズルを用いた小型ヘリコンプラズマスラスタにおける推力測定

使用具有永磁体产生的强磁场的磁性喷嘴测量小型螺旋等离子体推进器的推力

• 发表时间: 2014
• 期刊: 平成25年度宇宙輸送シンポジウム 講演集録
• 作者: Hijikata;N.;Nakaoka;E.;Ushijima;K.;Funamizu;N;児玉香菜子;中村隆宏
• 通讯作者: 中村隆宏

スパイラルアンテナによる短軸長の大口径・高密度ヘリコンプラズマの特性 : 軸方向境界条件による影響

使用螺旋天线的短轴大直径、高密度螺旋等离子体的特性：轴向边界条件的影响

• 发表时间: 2010
• 期刊: スペースプラズマ研究会論文集 (印刷中)
• 作者: 本村大成;他
• 通讯作者: 他

Scaling Laws of Lissajous Acceleration for Electrodeless Helicon Plasma Thruster

无电极螺旋等离子体推进器的利萨如加速度标度定律

• 发表时间: 2011
• 期刊: Plasma Fusion Res.Special Issue on ITC20
• 作者: T.Matsuoka;et al
• 通讯作者: et al

Nonlinear mode couplings in a cylindrical magnetized plasma

圆柱形磁化等离子体中的非线性模式耦合

• 发表时间: 2010
• 期刊: Plasma and Fusion Research Special Issue
• 作者: T.Yamada;et al
• 通讯作者: et al

短軸・大口径の高密度ヘリコンプラズマ源の負イオンNBI用への開発

负离子NBI用短轴大口径高密度螺旋等离子体源的研制

• 发表时间: 2010
• 期刊: 平成21年度一般共同研究成果報告書核融合科学研究所
• 作者: Z.He;Q-N.Ho;W.ZouK.;Kajiwara;H.Takahashi;K.Hotate;M.Koyanagi;Y. Kohno;Y. Takase;篠原俊二郎
• 通讯作者: 篠原俊二郎