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ホール型電気推進機の安定作動システム研究

Research Project

Project/Area Number 15760196
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電力工学・電気機器工学
Research InstitutionGifu University (2004)
Nagoya University (2003)

Principal Investigator

宮坂 武志  岐阜大学, 工学部, 助教授 (60303666)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywordsホールスラスタ / 放電振動 / 推進性能 / 流入条件 / オリフィス形状 / 粒子シミュレーション / 振幅抑制
Research Abstract

ホールスラスタ作動時に観察される放電電流振動の抑制、推進性能の高効率化の観点から流入条件の最適化研究を進めてきた。以下に本研究により得られた知見を示す:
1.ホールスラスタ3号機の設計・製作とオリフィス依存性の検討:これまでの2号機に比べ様々な流入部形状の設定が容易なホールスラスタ3号機の製作を行った。3号機を用いて、流入部形状、特にオリフィス断面形状を変化させ放電振動振幅、推進性能への影響を評価した。その結果、加速チャンネル側オリフィス径を大きくとったDivergent-Typeオリフィスの場合に最も放電振動振幅が抑えられ、逆にプレナム室側オリフィス径を大きくとったConvergent-Typeオリフィスの場合に高推進性能が得られることが分かった。これらの結果は3次元粒子シミュレーションの結果から考察が行われた。
2.3次元粒子シミュレーションコードの開発・解析:まず、中性粒子の加速チャンネルへの流入条件が放電電流振動、推進性能に及ぼす効果を評価する自的で中性粒子に対する3次元粒子シミュレーションが行われた。その結果、電離領域における中性粒子分布から、Divergent-Typeオリフィスの場合、中性粒子密度が低く、電離が緩やかになることで振動振幅が抑制され、Convergent-Typeオリフィスの場合には流束分布がチャンネル中央部に強いピークを持ちチャンネル壁へのイオン損失が減少し推進性能が高くなることが分かった。
次に、準中性を仮定した簡易模型により電離、イオン加速を考慮したコードに拡張し解析を行った結果、放電電流振動現象を捉えることができた。今後は本解析コードを複雑模型に拡張し、断面以外のオリフィス形状要素等に対する放電振動振幅、推進性能の依存性を評価することにより、放電振動抑制・高推進効率化を同時に達成できるような最適化条件を求めていきたい。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (5 results)

  • [Journal Article] ホールスラスタ性能におけるオリフィス形状効果2005

    • Author(s)
      上原寛隆
    • Journal Title

      平成16年度宇宙輸送シンポジウム講演集

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ホールスラスタにおける電離振動現象2005

    • Author(s)
      安藤啓介
    • Journal Title

      プラズマ応用と複合機能材料 第14巻

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  • [Journal Article] Enhanced Propulsion Performances under Optimum Parameters in Closed Drift Accelerators2004

    • Author(s)
      Takeshi Furukawa
    • Journal Title

      Vacuum Vol.73

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  • [Journal Article] ホールスラスタにおける流入部形状と作動特性2004

    • Author(s)
      小川朋紀
    • Journal Title

      第41回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会講演集

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  • [Journal Article] ホールスラスタにおける放電振動現象2004

    • Author(s)
      宮坂武志
    • Journal Title

      プラズマ応用科学 第12巻

    • NAID

      40006676434

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  • [Publications] 宮坂 武志: "小電力ホール推進機の動作特性"プラズマ応用科学. 第11巻. (2003)

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  • [Publications] 古川 剛: "Hall加速器の非定常数値解析における電圧振動考慮の効果"プラズマ応用科学. 第11巻. (2003)

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  • [Publications] 上原寛隆: "ホールスラスタの放電振動と推進性能"第40回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会講演集. (2003)

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  • [Publications] Takeshi Miyasaka: "Effect of Anode Geometry on Hall Thruster"Proceedings of 4^<th> Gyeongnam-Tokai Aerospace Technology Symposium. (2003)

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  • [Publications] Takeshi Furukawa: "Parametric Estimations of Performances at High-Voltage Mode in a Closed Drift Accelerator"Advances in Applied Plasma Science. Vol.4. (2003)

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      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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