長寿命な電気推進機実現のための無電極プラズマ加速方法の研究

无极等离子体加速方法实现长寿命电力推进机的研究

• 批准号: 13J07265
• 负责人: 中村 隆宏
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J07265/
• 关键词: 電気推進; 無電極プラズマスラスタ; ヘリコンプラズマ; 磁気ノズル; 無電極プラズマ加速; 回転電界

無電極プラズマ推進機の推進効率の改善に向けて、磁場強度や磁場形状、高周波アンテナとの位置関係と、プラズマ生成・加速および推進性能との関係について調査を行った。そのために、本年度は永久磁石や高周波アンテナの配置を変更可能な実験機を設計・製作し、スラストスタンドによる推力計測評価や静電プローブによるプラズマ流計測を行った。実験機の運転パラメータ（投入高周波電力、推進剤流量）を変化させ、プラズマ生成効率と推進効率の関係を調査すると、プラズマ生成効率の増加に伴って推進効率が向上すること明らかになった。また、磁場強度の異なる2種類の実験機について比較すると、同じプラズマ生成効率でも磁場強度が強い方が高いプラズマ加速効率を得ることができ、結果として強磁場化によって推進効率が高くなることが明らかになった。永久磁石の組み合わせによって形成される複雑な磁場形状と推進性能との関係を調査するために、永久磁石特有のカスプ状磁場（磁気カスプ）をプラズマの生成を行う放電室内部に設置した結果、磁気カスプと高周波アンテナの位置関係がプラズマ生成効率と推進効率に影響することが明らかになった。特に磁気カスプを高周波アンテナの中心に配置することで、他の位置に配置したケースに比べて高いプラズマ生成効率を得ることに成功した。以上の研究より、磁場と高周波によってプラズマの生成・加速を行う無電極プラズマ推進機では、プラズマ生成効率とプラズマ加速効率によって推進効率が決定し、これらの効率は磁場形状と強度に大きく影響を受けることが明らかになった。無電極プラズマ推進機で課題となっていた推進効率の改善において、プラズマ生成部の中心に磁気カスプを配置すること、プラズマ加速部における磁場強度を強くすることが有効な手段であることが示された。

The improvement of propulsion efficiency, magnetic field strength, magnetic field shape, and high frequency of the electrodeless Huraman propellerナとの Positional relationship と, プラズマGeneration and acceleration および Promotion performance との Relationship について Investigation を行った.そのために、This year's はpermanent magnet and high frequency アンテナの configuration を変 more likely な実験机を design and productionし、スラストスタンドによるThrustmeter evaluation価やstatic プローブによるプラズマ flowmeter measurementを行った. The operation of the 実験 machine (injection of high-frequency electric power and propulsion flow rate) and the を変化させ、プラズマ production efficiency and propulsion effect The relationship between rate and efficiency is investigated, and the production efficiency is increased and the efficiency is promoted.また, Magnetic field intensity is different, 2 types of の実験机について comparison, すると, same じプラズマ generation efficiency, Magnetic field intensity is strong, いsquare is high The acceleration efficiency of いプラズマをgets ることができ, and the result is としてstrong magnetic field and the propulsion efficiency is high くなることが明らかになった. The combination of permanent magnets and the formation of the permanent magnet are the shape of the magnetic field and the propulsion performance of the permanent magnet. Department of investigation, magnetic fields unique to permanent magnets (magnetic field) The result of setting up the inside of the discharge chamber and the high frequency of the magnetic field The positional relationship between the production efficiency and the propulsion efficiency is affected by the positional relationship. The center of the special high-frequency magnetic field is configured and positioned. The configuration of the したケースに is higher than the べて and the いプラズマgeneration efficiency is をgets the ることにsuccessful した. The above research results, magnetic field and high frequency wave generation and acceleration, electroless thruster propeller, and efficiency of generation of thruster The ラズマacceleration efficiency is determined by the propulsion efficiency, and the これらのefficiency is affected by the magnetic field shape and strength and is affected by the けることが明らかになった. The project of electrodeless thruster propeller and the improvement of propulsion efficiency and the center of thruster generation department are the magnetic thrusters.をConfiguration of すること, プラズマacceleration part におけるMagnetic field strength をStrong くすることがeffective means であることが Show された.

项目成果

Thrust Performance of Permanent Magnet Type Helicon Plasma Thruster in Various Magnetic Field

永磁式螺旋等离子体推进器在不同磁场下的推力性能

• 发表时间: 2014
• 作者: Nakamura;T.;Ito;S.;Nishida;H. and Shinohara;S.
• 通讯作者: S.

PIC-MCC Simulation of Electrodeless Plasma Thruster with Rotating Electric Field

旋转电场无极等离子推进器的PIC-MCC仿真

• DOI: 10.2322/tastj.12.pb_79
• 发表时间: 2014
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
• 作者: Nomura;R.;Onishi;N.;Nakamura;T. and Nishida;H.
• 通讯作者: H.

永久磁石型小型RFプラズマスラスタの推進性能評価

小型永磁式射频等离子体推进器推进性能评估

• 发表时间: 2014
• 作者: 伊藤祥;中村隆宏;大西泰平;西田浩之;篠原俊二郎
• 通讯作者: 篠原俊二郎

Thrust Performance of High Magnetic Field Permanent Magnet Type Helicon Plasma Thruster

高磁场永磁式螺旋等离子体推进器的推力性能

• 发表时间: 2014
• 作者: Nakamura;T.;Ito;S.;Nishida;H. and Shinohara;S.
• 通讯作者: S.

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計測

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
• 作者: 中村隆宏;伊藤祥;西田浩之;篠原俊二郎;船木一幸;谷川隆夫;羽田亨
• 通讯作者: 羽田亨