ホール型推進機における放電振動の抑制の高密度プラズマイオンの抽出

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16106012
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 荒川 義博 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究所, 教授 (50134490)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210) ; 小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (90242825) ; 山本 直嗣 九州大学, 綜合理工学府, 助教 (40380711)
• Keywords: 電気推進 / ホール型推進機 / 放電振動 / 粒子法数値解析 / プラズマ診断

Research Abstract

本年度の研究成東は以下のとおりである。
LIF計測法による推進機内部のプラズマ計測 昨年度までに開発した2次元非定常数値解析コードより、推進機内部の電離領域の位置によって電位分布が大きく異なり、放電振動現象と大きくかかわることが示唆された。したがって、推進機内部の加速チキンネルにおけるキセノンイオンの数密度および速度分布を計測することによって、この放電振動モデルの検証をおこなうことが可能となる。そこで、前年度に開発を行ったLIF計測システムを用い、加速チャンネル内のキセノンイオン数密度及び軸方向速度分布の計測を行ったこの結果、安定作動時には推進機の陽極付近に電離領域が存在し、不安定作動時には推進機の出口付近に電離領域が存在することが明らかになった。これは2次元非定常数値解析コードの結果のよく一致しており、数値解析コードが実験的に検証された。
改良版推進機を用いた計測 昨年度までに、非定常牢折などの結果から、推進剤供給量に非均一性を与えることで、放電振動を低減することを見出した。この結果を受けて、本年度は、陽極を分割したすることで推進剤供給量の偏りを定量的な1つの作動パラメータとして変化可能となるようにした推進機を開発し、この推進機の各作動パラメータによる作動状態の変化を観測した。すなわち、印加磁束密度及び推進剤供給量の偏りをパラメータとした放電電流の振動の大きさを調べた。この結果、振動の抑制された作動領域が、大幅に拡大することが実験的に実証された。

Research Products

• [Journal Article] Development of Real-time Boron Nitride Erosion Monitoring System for Hall Thrusters by Cavity Ring-Down Spectroscopy (2009)
  • Author(s): Yamamoto, N,, Yalin,A.P., Tao,L, Smith, T.B., Gallimore, A.D.and A〓〓〓〓〓〓
  • Journal Title: Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan 7(in print)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of Azimuthally Nonuniform Propellant Flow rate on Thrust Vector and Discharge Current Oscillation in a Hall Thruster (2009)
  • Author(s): Y. Fukushima, S. Yokota, K.Komurasaki, Y.Arakawa
  • Journal Title: Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan 7(in print)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development og Hall Thruster Life Time Measurement Method Using Mulrilayer Coating Chip (2008)
  • Author(s): S. Yokota, Y. Fukushima, R. Tsukizaki, K. Komurasaki, Y. Arakawa, A. K〓〓〓〓〓〓〓〓
  • Journal Title: Frontier of Applied Plasma Technology 1 Pages: 83-84
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Research and Debelopment of Hall Thrusters at Osaka Institute of Technology (2008)
  • Author(s): Takuma Tonari, Yudai Shimizu, Tsuyoshi Fujita, Hiroki Takagi and Hi〓〓〓〓〓 Ta〓〓〓〓
  • Journal Title: 26th International Symp. On Rarefied Gas Dynamics 83 Pages: 913-917
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] LIF Spectroscopy of a Hall Rhruster Plasma Plume (2008)
  • Author(s): M. Lempke, S. Yokota, M. Matsui, K. Hara, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • Journal Title: Frontier of Applied Plasma Technology 1 Pages: 37-40
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CRDS法を用いたホールスラスタの寿命評価 (2009)
  • Author(s): 山本直嗣, 大宅将史, 中島秀紀, Iei Tao, Azer Yalin, 荒川義博
  • Organizer: 第49回航空原動機・宇宙推進講演会講演会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 20090300
• [Presentation] ホールスラスタにおける周方向非一様推進剤流量の放電安定化効果 (2009)
  • Author(s): 福島靖博, 横田茂, 小紫公也, 荒川義博
  • Organizer: 第49回航空原動機・宇宙推進講演会講演会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 20090300
• [Presentation] Oscillation Reduction of an Anode Layer Type Hall Thruster by Azimjthal Propellant Nomumiformity (2008)
  • Author(s): Fukushima, Y., Yokota, S., Komurasaki, K., Arakawa, Y.
  • Organizer: 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhi
  • Place of Presentation: Hartford, CT
  • Year and Date: 2008-06-21
• [Presentation] Diagnostics of Xe Ion in an Anode-layer Type Hall Thruster Using Laser Induced Fluorescence (2008)
  • Author(s): Yokota, S., Lempke, M., Matsui, M., Hara, K., Komurasaki ,K., Arakawa ,Y
  • Organizer: 26th International Symposium on Space Technology and Science
  • Place of Presentation: Hamamtsu
  • Year and Date: 2008-06-01
• [Presentation] Development of Real-time Boron Nitride Erosion Monitoring Syatem for Hall usters by Cavity Rinf-Down Spectroscopy (2008)
  • Author(s): Yamamoto, N., Yalin, A.P., Tao, I., Smith, T. B., Gallimore, A. D. and Arakawa, Y
  • Organizer: 26th International Symposium on Space Technology and Science
  • Place of Presentation: Hamamtsu
  • Year and Date: 2008-06-01