2次元速度分布計測によるプラズマ推進機の加速機構の解明

通过二维速度分布测量阐明等离子体推进机的加速机理

• 批准号: 13J00444
• 负责人: 月崎 竜童
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00444/
• 关键词: 電気推進; プラズマ; 電磁加速; MPD; ホールスラス

2013年4月から7月にかけて、電気推進機の電磁加速機構解明に向けた研究を行った。6月末に8月から独立行政法人宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所・宇宙飛翔工学研究系・助教への内定が急遽おたことで、わずか4ケ月の短い研究期間であったが、以下のように研究をおこなった。研究は、まず使用する真空槽の組立から始まった。直径1m長さ2.2mの真空容器に、ロータリーポンプ・ターボ分子ポンプを組み付け、作動試験を行った。流量ゼロで、10^<-5>Paの真空度を実現した。ホールスラスタで必要となる真空度は一般に10^<-3>Pa未満、MPDスラスタでも10^<-2>Paであるために、さらに排気速度を高める必要になった。上記真空環境実現のためゲートバルブとクライオポンプの追加し、理論排気速度3600L/sの真空槽とした。さらにスラスタの作動確認のため、電源ラックや必要部品を購入し、スラスタのプラズマの点火に成功した。引き続き加速試験を行い、真空度と流量から実行排気速度が理論値の4割程度であることを確認した。コンダクタンス等を考慮すれば、他の既存の真空槽とくらべて、極めて妥当であると判断した。7月には、当該分野の国際会議である49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibitに出席し、ホールスラスタの高比推力化と大電力化の取り組みを調査した。特に従来、セラミック部品を用いていたホールスラスタが磁場形状の最適化によりプラズマがセラミックと非接触になり、セラミックが導電体で伝熱効率が良いカーボンに置き換わったことが、大電力化にとって、画期的なイノベーションになりうるとの知見が発表され、大きなインパクトを受けた。8月より独立行政法人宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所に移動するが、引き続き電磁加速機構の解明に向けて、MPDスラスタを中心に実験的研究を行なっていきたい。

April 2013 July 2013: Research on electromagnetic acceleration mechanism of electric propulsion machine The end of June and the end of August are the independent administrative bodies of the Aerospace Research and Development Agency, the Institute of Space Science, the Department of Space Flight Engineering, and the teaching assistant. Study on the use of vacuum tank assembly and construction. Vacuum vessel with diameter of 1m and length of 2.2 m The flow rate, vacuum of 10^<-5>Pa and vacuum are achieved. The vacuum is usually 10^ Pa, <-3>the MPD is 10 <-2>^ Pa, and the exhaust speed is high. The vacuum environment is realized in addition to the theoretical exhaust speed of 3600L/s. The power supply and necessary components were purchased and successfully ignited. During the acceleration test, it was confirmed that the actual exhaust speed between the vacuum level and the flow rate was less than 4 times the theoretical value. If you take into account everything such as equipment, other existing vacuum tanks, etc., it will be extremely appropriate and judged. In July, the 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &amp; Exhibition was held to investigate the selection of high-specific thrust and high-power components. In particular, the optimization of the magnetic field shape of the components is carried out in the form of a non-contact conductor, a conductor, a heat transfer efficiency, a large power generation, a painting period, a knowledge table, a large power generation, and a receiver. August 2013: Research and development of the Institute of Space Science, an independent administrative corporation, is carried out by the Institute of Space Science and Technology, an electromagnetic accelerator, and the MPD Research Center.