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大電力マイクロ波発振源を用いた実験研究によるマイクロ波推進器の設計手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 05J11856
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京大学

研究代表者

小田 靖久  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードマイクロ波ロケット / ミリ波 / ジャイロトロン / 大気圧プラズマ / 衝撃波 / エネルギー変換 / 推進器 / マイクロ波ビーミング推進 / プラズマ / 運動量結合係数
研究概要

地上から大電力マイクロ波ビームを用いて推進エネルギーを供給するマイクロ波ロケットは低コストの宇宙輸送システムとして期待されている。繰り返しパルス形のマイクロ波ビーミング推進では、大電力のパルス状マイクロ波によって気中放電を発生させ、これに伴う衝撃波が作り出す高圧を利用して推進力を発生させる。気中放電によって生じるプラズマの電離波面は、マイクロ波を吸収しながらビーム上を伝播する。そのため、投入エネルギーを有効に利用するためビーム軸と平行な円管を持った推進器モデルが有効であると考えられる。本研究では、プラズマと衝撃波によるマイクロ波ロケットの推力発生メカニズムを明らかにするとともに、その設計手法を確立することを目指している。
これまでに、マイクロ波ロケットの推進器モデルを用いて、発生推力の測定とともに、内部で形成される衝撃波の測定を行った。マイクロ波プラズマによって衝撃波が駆動されるメカニズムとして、マイクロ波支持燃焼(Microwave Supported Combustion)モデルを提案した。このモデルは、レーザープラズマによる衝撃波形成のメカニズムとして知られているデトネーションモデルとことなり、マイクロ波ロケット内で観測されるようなマッハ数が2程度の低速の衝撃波にも適用することができる。モデルに基づく計算結果は、これまでに実験で観測された衝撃波の圧力パラメータなどを再現した。この結果を用いることにより、PDE型推力発生サイクルを用いて推力性能を算出した。その結果、プラズマ波面の伝播速度が超音速となる条件で高い運動量結合係数が得られる要因として、プラズマ波面が超音速で伝播する場合には、強い衝撃波が維持されることを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] A thrust generation model of microwave rocket2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Space Technology and Science 20

      ページ: 30-35

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasma generation at atmospheric pressure using a high power microwave beam and its application to rocket propulsion2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et. al.
    • 雑誌名

      Electric Engineering in Japan 161-2

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 大電力ジャイロトロンを用いたマイクロ波ロケットの推進性能の大気圧依存性2007

    • 著者名/発表者名
      小田 靖久 他
    • 雑誌名

      プラズマ核融合学会誌 83・3

      ページ: 296-299

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Plasma generation using high-power millimeter wave beam and its application for thrust generation2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 100

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大電力マイクロ波ビームを用いた大気圧プラズマの発生とロケット推進への応用2006

    • 著者名/発表者名
      小田 靖久 他
    • 雑誌名

      電気学会論文誌 A 126・8

      ページ: 807-812

    • NAID

      10018181498

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Plasma and Shockwave Observation with Pulse Repetition in a Microwave Boosted Thruster2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      AIAA Paper 2006

      ページ: 4631-4631

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大電力マイクロ波ビームを用いた大気圧プラズマの発生とロケット推進への応用2006

    • 著者名/発表者名
      小田 靖久 他
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A (印刷中)

    • NAID

      10018181498

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure History Measurement in a Microwave Beaming Thruste2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      Beamed Energy Propulsion : Proceedings of 4th International Symposium of Beaming Energy and Propulsion (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] An Experimental Study on a Thrust Generation Model for Microwave Beamed Energy Propulsion2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      AIAA Paper (44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition) 2006

      ページ: 765-765

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of High Power Millimeter-wave to Space Propulsion2005

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of The Joint 30th International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 13th International Conference on Terahertz Electronics

      ページ: 30-31

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Plasma Generation at Atmospheric Pressure using a High Power Microwave Beam and its Application to Rocket Propulsion

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et al.
    • 雑誌名

      Electric Engineering in Japan (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] An Experimental Observation for the Shock Wave Driven by Atmospheric Microwave Plasma in a Microwave Rocket2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Oda, et. al.
    • 学会等名
      38th AIAA Plasmadynamics and Laser Conference
    • 発表場所
      アイアミ・アメリカ合衆国
    • 年月日
      2007-06-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2024-03-26  

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