2022 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 / ノズル浸食 / 小型宇宙機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、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）を開発することである。2022年度の研究成果は以下の通りである。
EMモータの開発：液体酸化剤である亜酸化窒素の容器に球形タンクを採用し、フライトモデルモータと同じ構成（材質の違いにより重量は異なる）のエンジニアリングモデルモータを製作し、地上燃焼実験により６分力（推力３成分＋モーメント３成分）を計測した。得られた推力履歴は設計要求を満たすものであった。
低圧環境下での性能取得：モータを縦に置いて燃焼実験を実施することが可能な高空燃焼実験装置を新たに開発し、上記エンジニアリングモデルモータにより良好な動作を確認するとともに低圧環境下での推力と比推力を取得した。縦置き燃焼実験により、前述の６分力データを容易に取得出来るようになった。
姿勢制御用スラスタの開発：亜酸化窒素の高い蒸気圧を利用したガススラスタを製作し、耐圧環境下で推力を計測して良好なデータを得た。得られたデータは理論的に予測される推力と高精度で一致することを確認した。
再生冷却によるノズル浸食抑制：グラファイトノズルを液体酸素により再生冷却することで、ノズルスロート壁面を低温に保ってノズル浸食を完全に抑制することに成功した。また、冷却流路の伝熱モデルを構築し、液体酸素の相変化も含めて現象を定量的に説明することに成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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