パルス型プラズマスラスタにおける磁気スイッチの特性を利用した推進機構の開発

利用脉冲等离子体推进器磁开关特性研制推进机构

• 批准号: 13J01516
• 负责人: 坂本 達朗
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kumamoto University
• 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-13J01516/
• 关键词: 電気推進機; パルスプラズマスラスタ; 電磁加速型; 電熱加速型; 磁気パルス圧縮回路; パルスパワー; 短パルス; パルス周波数

本研究の目的は、パルス型プラズマスラスタの駆動電源にパルス制御技術を用い、パルスの特性によって推進機構及び推進機特性を制御し、推進機性能を向上させる事を目的としている。今年度は、前年度に得られた結果を基に、電磁加速型と電熱加速型の双方に対してアプローチを行った。以下に、それぞれにおける実施した研究内容を示す。1.電熱加速型パルスプラズマ推進機パルス周波数の推進機性能に及ぼす影響を調査した。PTFEを推進剤としたΦ4-20mmのキャビティー形状の熱加速型パルスプラズマ推進機を製作。また貯蓄エネルギーを20Jとし、パラメータを調節可能なパルス電源を用い、サブマイクロから数マイクロ秒のパルス幅で駆動した。各パラメータに対して推進機の基本性能を測定するとともに、放電電流からプラズマ抵抗値を求め、プラズマの発光よりプラズマ温度を導出した。実験結果より、推進機性能のパルスパラメーターへの依存性は低い事が分かった。しかし、プラズマ温度及びプラズマ抵抗値において影響が見られ、これによりエネルギー転送効率の向上のための指針が得られた。2.電磁加速型パルスプラズマ推進機磁気パルス圧縮回路の持つ多段パルス特性の、プラズマの動きへの影響調査を行った。プラズマの発光を、超高速ICCDカメラ(露光時間20ns)を用いて観測した。磁気スイッチが未飽和時には電極間に薄いプラズマの層が確認できた。またこの時の放電電流(リーク電流)は100A以下であるため、ほとんど推力に寄与しないと考えられる。このリーク電流による薄いプラズマは単に、主電流時に電極間に存在するガスの量を増加させ推進剤の供給量の制御を行うだけでなく、均一な分布により主放電を安定させる効果がある事が分かった。推進剤供給制御の難しい固体推進剤において電源による供給制御の可能性が示された。

The purpose of this study is to improve the performance of the propulsion system and propulsion system by improving the characteristics of the propulsion system and propulsion system. This year's results are based on electromagnetic acceleration and electrothermal acceleration. The following is a summary of the research conducted. 1. Investigation of the influence of electro-thermal acceleration on the performance of propulsion systems PTFE propulsion system Φ4-20mm shape of thermal acceleration type propulsion system Also, the storage battery is 20J, the power supply can be used by adjusting the battery, and the battery can be operated in a wide range for several seconds. The basic performance of the propulsion system is determined by the electric current. The result is that the propeller performance is dependent on low performance. The temperature and the temperature of the water are different. The temperature and the temperature of the water are different. 2. Investigation on the influence of multi-stage vibration characteristics and vibration characteristics of electromagnetic acceleration type propulsion system High speed ICCD (exposure time 20ns) When the magnetic field is not saturated, the thin layer between the electrodes is confirmed. When the current is less than 100A, the current is less than 100A, and the thrust is less than 100A. The amount of current between the electrodes increases when the current is low, and the amount of current between the electrodes increases when the current is low. Propulsion supply control is difficult, and the possibility of supply control in solid propellant is shown.

项目成果

電熱加速型パルスプラズマスラスタにおけるパルス周波数が及ぼす影響の調査

脉冲频率对电热加速脉冲等离子体推进器影响的研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Yamane K;Yagai T;Nishimiya O;Sugawara R;Amano H;Fujita T;Hiramatsu N;Todo T;Matsubara T;Hara A.;江畑雄大
• 通讯作者: 江畑雄大

パルスパワー電源駆動パルスプラズマスラスタの基礎研究

脉冲电源驱动的脉冲等离子体推进器基础研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 大田 美由紀;江畑 雄大;林 秀原;矢野 憲一;ホセイニ セイド ハミド レザ;秋山 秀典;勝木 淳;ホセイニ セイド ハミド レザ;田上 裕之;吉原 和希;江口 丈太郎;杉本 賢二郎;馬場 一磨;佐久川 貴志;梶原 泰治;梶原 大河;秋山 雅裕;光武和典;古里友宏;Hamid Hosseini;坂本達郎
• 通讯作者: 坂本達郎

Study of Effect of Pulsed Frequency on the Propulsion Performance in the Electrothermal Pulsed Plasma Thruster

脉冲频率对电热脉冲等离子推进器推进性能影响的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Kadowaki T;Yasui Y;Nishimiya O;Takahashi Y;Kohchi C;Soma G;Inagawa H.;二宮順一・森 信人・安田誠宏・間瀬 肇・Luca R. Centurioni・Eric A. D’Asaro;芦原 聡介;Y. Ebata
• 通讯作者: Y. Ebata

Solid Propellant Pulsed Plasma Thruster Driven by Magnetic Compression Circuit

磁压缩电路驱动的固体推进剂脉冲等离子体推进器

• 发表时间: 2013
• 作者: Nishimiya O;Katsu Y;Inagawa H;Hiramatsu N;Todo T and Hara A;千田沙也加;高口 僚太朗;T. Sakamoto
• 通讯作者: T. Sakamoto

Solid Propellant Pulsed Plasma Thruster Driven by Magnetic Pulse Compression Circuit

磁脉冲压缩电路驱动的固体推进剂脉冲等离子体推进器

• 发表时间: 2013
• 作者: 大田 美由紀;江畑 雄大;林 秀原;矢野 憲一;ホセイニ セイド ハミド レザ;秋山 秀典;勝木 淳;ホセイニ セイド ハミド レザ;田上 裕之;吉原 和希;江口 丈太郎;杉本 賢二郎;馬場 一磨;佐久川 貴志;梶原 泰治;梶原 大河;秋山 雅裕;光武和典;古里友宏;Hamid Hosseini;坂本達郎;勝木淳;Ruma;Soowon Lim;勝木淳;矢野憲一;Hamid Hosseini;Hamid Hosseini;勝木淳;南阪拓紀;北島清也;高村紀充;勝木淳;秋山雅裕;呂 鵬;佐久川貴志;田中文章;丸田康博;小畑大地;Sebastian Gnapowski;吉原和希;重松佳孝;柳田宗正;高橋和教;江口丈太郎;馬渡和紀;尾下大樹;田上裕之;和田敏明;高尾騰真;秋山真理子;園田剛士;坂本達朗
• 通讯作者: 坂本達朗