2004 Fiscal Year Annual Research Report
均一・高密度プラズマ生成アンテナを用いたマイクロ波放電型イオンエンジンの高性能化
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16560691
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 秀紀 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60112306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷹尾 良行 大分高等専門学校, 制御情報工, 助教授 (60206711)
井尻 秀信 九州大学, 総合理工学研究院, 助手 (90136549)
國中 均 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教授 (60234465)
山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究院, 助手 (40380711)
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| Keywords | イオンエンジン / マイクロ波放電 / モノポールアンテナ |
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| Research Abstract |
1)10cm級イオンエンジンに関しては、アンテナの設計指針を得るためにアンテナの長さや本数を変更しアンテナと性能の関係を調査した。アンテナ同士の影響は少ないこと、アンテナ位置によりアンテナ1本当たりに伝播出来るマイクロ波のパワーに限界が有ること示唆された。また、アンテナの長さには最適値が有ることが分かった。さらに、ECR領域を拡大したエンジンを試作した。
2)2cm級小型イオンエンジンに関しては、マイクロ波周波数及びアンテナ形状の推進性能への依存性を調査した。マイクロ波周波数の増加に推進性能の増加は見られず、放電室内においてカットオフという物理制約を受けずにプラズマが生成されていることが示唆された。また、星形アンテナを使用した時、最も高いイオンビーム電流値が得られた。
3)小型イオンエンジン用の直径7mmの小型中和器の試作を行なった。ECR磁場領域だけで無く、いわゆるサブハーモニック(ECR磁場の半分の値)領域でプラズマが効率的に生成されることを確認した。
4)シミュレーションに関しては、PIC+FDTDカップリングコードを用いて、小型イオンエンジンにおけるプラズマ及びマイクロ波の挙動解析を行なった。電子エネルギーの上昇は、磁場形状とアンテナの位置に依存し、ECR領域とアンテナの距離が近い場合が最も効率良くプラズマが生成されることが分かった。10cm級イオンエンジンに関しては、divider(分配器)内のマイクロ波伝播の解析を行ない、アンテナ同士でマイクロ波パワーが効率良く伝送されることを確認した。また、モデル計算を行ない、計算結果を比較することにより、ここで開発したコードの妥当性を確認した。
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Research Products
(6 results)
