Electric Propulsion Propellant Flow Measurements for Spacecraft Environmental Test
| Project/Area Number |
22K04547
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
中山 宜典 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80532770)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 宇宙推進工学 / 電気推進 / 推進剤 / 希薄気体 / 真空工学 / 流体計測 / 地上試験装置 |
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| Outline of Research at the Start |
電気推進機の開発評価に必要な地上試験装置（宇宙環境模擬装置、真空槽）内における推進剤流れは希薄で電荷をもたないため計測が難しく、流れに影響を与える地上試験装置壁面上の反射現象評価も不足している。本研究では研究代表者開発の希薄計測器群を用いて様々な条件下における推進剤流れおよび反射現象を計測評価して知見データを取得し、電気推進機を搭載した宇宙機の環境試験に資するよう、妥当な試験方法提案・性能差異推定につなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】電気推進機の開発評価に必要な地上試験装置（宇宙環境模擬装置、真空槽）内における推進剤流れは希薄で電荷をもたないため計測が難しく、流れに影響を与える地上試験装置壁面上の反射現象評価も不足している。また数値解析コードを援用したくてもその解妥当性評価に資する知見データがほとんどない。本研究の目的は自主開発の希薄計測器群を用いて様々な条件下における推進剤流れおよび反射現象を計測評価して知見データを取得し、電気推進機を搭載した宇宙機の環境試験に資するよう、妥当な試験方法提案・性能差異推定につなげることである。
【初年度成果】自主開発の希薄計測器４種（Ｓ・Ｐ・Ｃ・Ｄ型）のうち、Ｐ型を用いて真空槽内の多点計測を行い、取得した希薄動圧分布はＳ型による計測結果とほぼ同じであり相互補完できること、従来検証ができなかった複数の希薄動圧要因を分別して推定できること、希薄動圧と希薄静圧の同時計測ができることがわかり、Ｐ型の有意性が確かめられた。Ｃ型の小型化（容量比約半分）に成功し、希薄動圧計測の有意性向上を達成した。これらにより電気推進機推進剤流れを評価する手法（計測器４種の妥当な利用方法）についての知見を得た。また、これらの成果を受けて反射現象を計測評価するための器材を選定導入し、それらの機能を確認した。これらの成果を国際会議講演２件（うち１件は招待講演）、国内会議講演２件、学会誌解説記事１件として発表した。なお本研究の意義・実績をもとに、他機関真空槽内の希薄流計測が認められた（第２年度以降実施予定）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請時の初年度研究実施計画は「反射現象および後流計測のため、恒温パネルおよび循環装置を導入する。壁面を模擬するため恒温パネルを導入する。様々な実在地上試験装置壁面を模擬するため、模擬材料（材質・表面研磨有無）を導入し取り付ける。必要となる循環液および配管部品・断熱材も導入する。推進剤入射方向および希薄流計測器方向を支持・移動・回転させるため、回転移動機構を導入する。希薄流計測器は整備済であるため、メンテナンス用消耗品のみ導入する。国内会議に出席し成果を発表するとともに、意見を伺い研究遂行に役立てる。」であり、研究実績の概要にて記したように概ね達成している。これらは本研究の意義・実績をもとに他機関の真空槽内の計測が認められたことにつながっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請時の２年度研究実施計画は「前年度に導入した器材をもとに計測実験を遂行する。遂行にあたって必要となる消耗品等を導入する。計測実験によって得られた壁面反射現象等を組込み、静圧分布・動圧分布との比較検証のため、希薄流数値解析用の電子計算機を導入する。なお数値解析コードは開発済である。国内会議に出席し成果を発表するとともに、意見を伺い研究遂行に役立てるとともに研究成果を学術雑誌論文としてまとめる。」であり、現在の進捗状況から引き続き研究計画を進める。進捗状況にて記したように他機関真空槽内計測が認められたため、本研究の価値を高めるこの計測についても積極的に進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
