| Project/Area Number |
22K18857
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 電気浸透流ポンプ / スラスタ / 小型人工衛星 / 超小型衛星 / RCS / 過酸化水素 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、超小型衛星ミッションの多様化が加速度的に進んでいる。故に、ジェット推進による姿勢制御系（Reaction Control System、RCS）の小型高性能化が求められている。
本研究では、電気浸透流ポンプ（EOP）と過酸化水素を組み合わせたEOP駆動型推力可変スラスタによって目的を達成する。EOPをRCSに応用した場合、低い消費電力での1MPa程度の高い吐出圧、印可電圧による推力可変、可動部が存在しないなど、これまでのRCSの概念を変革する潜在的強みがある。本研究期間において、本RCSの成立性と優位性を示し、ブレッドボードモデルの構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、米国の民間企業「SpaceX」によるスターリンク計画（約1万基の超小型衛星コンステーション構想）など、超小型衛星ミッションの多様化が加速度的に進んでいる。そのため、ジェット推進による姿勢制御系（Reaction Control System、RCS）の在り方にも抜本的な変革が必要である。具体的には、既存システムを格段に小型高性能化し、様々なミッションに柔軟に対応可能なRCSである。本研究では、電気浸透流ポンプも用いた革新的超小型衛星用RCSを確立することを目的とする。
当該年度では、研究室独自の手法でEOPを作成できる手法を模索した。具体的には、3次元プリンタを用いた多孔質セラミックスを保持するケーシングの造形、炭素電極および炭素ウールの利用である。製作したEOPと純水を用いた作動試験では、既製品と同等の質量流量を達成した。また、流量増大を目的に、ディスク形状のセラミックス直径を15ｍｍに拡大させた。その結果、最大質量流量29 mg/sを達成し、これまでの最大流量を29倍増加させることに成功した。
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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
電気浸透流ポンプを製作するノウハウを獲得し、想定通りの流量性能を達成できた点で、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
大流量化に成功した半面、課題も多くある。以下に各課題にとその研究方策を述べる。
・セラミックス側面からの液漏れ：これまでOリングによるシールを試みたが、よりシール性の高い接着剤やインサート成形を試みる。
・電極の最適化：炭素ウールは表面積が大きいため、電流が多く流れる。その結果として、電気分解が発生し、電極の損耗、気泡によるEOP不作動等の発生する。電極自体も導電性フィラメント等を用いた３Dプリンタで製造できる技術を確立する。
・電気分解の抑制：パルス状の高電圧高周波印加等で、電気分解自体を抑制する手法を模索する。
以上の課題を解決し、宇宙実証に耐えうるシステムをブレッドボードモデルで確認する。
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