2021 Fiscal Year Annual Research Report
小型宇宙機に革新的軌道変換能力を与えるハイブリッドキックモータの開発
| Project Area | Agile and Frequent Solar System Exploration with Innovative Microsatellite |
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| Project/Area Number |
20H05747
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
永田 晴紀 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40281787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KAMPS LANDON 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (70869502)
脇田 督司 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80451441)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / キックモータ / 地上燃焼実験 / ノズル浸食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静止トランスファー軌道まで相乗りし、近地点で1 km/s前後の増速を与えて月、火星、金星等へ向かう超小型深宇宙探査機用のキックモータ（軌道変換用上段ロケット）をハイブリッドロケットにより実現するため、高比推力（適切な燃料／酸化剤流量比）を維持する固体燃料形状設計の自在性、ノズルスロート浸食履歴を予測した上での最適ノズル形状設計、およびノズルスロート浸食を抑制する作動条件およびノズル材料、を得るのが本研究の目的である。R3年度はプリフライトモデルモータを開発して高空燃焼実験装置を用いた地上燃焼実験を実施したのが主な実施項目である。概要は以下に説明する通りである。
・高空燃焼実験装置とプリフライトモデルモータとのインタフェース構造を製作した。
・プリフライトモデルモータを製作し、高空燃焼実験装置を用いて0.1気圧程度の低圧力環境雰囲気で点火実験を行った。推力が良好に立ち上がり、真空の宇宙環境での点火シーケンス構築の見通しを得た。併せて、導電性プラスチックを用いて点火する新たな手法を考案し、高い信頼性で点火可能である事を確認した。
・高空燃焼実験装置を用いて10秒間の燃焼実験を実施し、ロケット噴流により低圧力環境が維持されることを確認した。
・プリフライトモデルモータによる60秒の燃焼実験を実施し、設計要求を満たす推力履歴が得られることを確認した。
・亜酸化窒素の蒸気圧を利用したコールドガススラスタを製作し、高空燃焼実験装置を用いて低圧力環境下で推力を計測した結果、設計通りの推力が得られていることを確認した。
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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
プリフライトモデルモータおよび高空燃焼実験装置を用いて低圧力環境下での燃焼特性を取得し、併せて大気圧雰囲気において3軸方向の推力およびモーメント（6分力推力）を取得したことにより、今年度到達目標を全て達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
フライトモデルモータの開発を完了し、高空燃焼実験装置を用いて推力履歴を取得すると共に、大気圧雰囲気において3軸方向の推力およびモーメント（6分力推力）を取得する。
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