Electric Propulsion Propellant Flow Measurements for Spacecraft Environmental Test

用于航天器环境测试的电推进推进剂流量测量

• 批准号: 22K04547
• 负责人: 中山 宜典
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04547/
• 关键词: 宇宙推進工学; 電気推進; 推進剤; 希薄気体; 真空工学; 流体計測; 地上試験装置

【研究目的】電気推進機の開発評価に必要な地上試験装置（宇宙環境模擬装置、真空槽）内における推進剤流れは希薄で電荷をもたないため計測が難しく、流れに影響を与える地上試験装置壁面上の反射現象評価も不足している。また数値解析コードを援用したくてもその解妥当性評価に資する知見データがほとんどない。本研究の目的は自主開発の希薄計測器群を用いて様々な条件下における推進剤流れおよび反射現象を計測評価して知見データを取得し、電気推進機を搭載した宇宙機の環境試験に資するよう、妥当な試験方法提案・性能差異推定につなげることである。【初年度成果】自主開発の希薄計測器４種（Ｓ・Ｐ・Ｃ・Ｄ型）のうち、Ｐ型を用いて真空槽内の多点計測を行い、取得した希薄動圧分布はＳ型による計測結果とほぼ同じであり相互補完できること、従来検証ができなかった複数の希薄動圧要因を分別して推定できること、希薄動圧と希薄静圧の同時計測ができることがわかり、Ｐ型の有意性が確かめられた。Ｃ型の小型化（容量比約半分）に成功し、希薄動圧計測の有意性向上を達成した。これらにより電気推進機推進剤流れを評価する手法（計測器４種の妥当な利用方法）についての知見を得た。また、これらの成果を受けて反射現象を計測評価するための器材を選定導入し、それらの機能を確認した。これらの成果を国際会議講演２件（うち１件は招待講演）、国内会議講演２件、学会誌解説記事１件として発表した。なお本研究の意義・実績をもとに、他機関真空槽内の希薄流計測が認められた（第２年度以降実施予定）。

[研究目的]地面测试设备中的推进剂流量（模拟设备的空间环境，真空罐）用于开发和评估电动推进机机器所需的稀疏，没有任何费用，因此难以衡量，并且缺乏评估影响流量的地面测试设备壁表面上的反射现象的评估。此外，即使您希望使用数值分析代码，知识数据也很少有助于评估解决方案的有效性。这项研究的目的是使用独立开发的稀释测量工具组，获取知识数据并提出合理的测试方法并估算性能差异，以便它们可以为配备电力推进机的飞船的环境测试做出贡献。 [第一年的结果]在四个独立开发的精益测量仪器（S，P，C和D类型）中，P类型用于在真空室内进行多点测量，并且获得的精益动态压力分布几乎与S类型的测量结果相同，并且可以对彼此进行互补，并且可以估计的是，可以估算出多种动态压力因素，并且可以估算出验证的验证，并且可以估计，并且可以验证其验证的验证，并且可以验证以下情况。可以同时测量动态压力和瘦静压，并确认P类型的重要性。 C型成功地微型化（大约是容量的一半），并实现了稀释压力测量的显着改善。这些结果提供了评估电动推进剂流量的方法（使用四种类型的测量仪器的合理方法）。此外，根据这些结果，选择并引入设备以测量和评估反射现象，并确认了它们的功能。这些结果在有关国际会议的两次演讲中（其中一次是受邀的演讲），两次有关国内会议的演讲，以及一篇关于学术期刊的评论文章。根据这项研究的重要性和成就，确认了其他发动机真空腔内稀释流量的测量（计划从第二年开始实施）。