2016 Fiscal Year Research-status Report
火星探査飛行機の実現に向けた高揚力生成プラズマアクチュエータの開発
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16K14207
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小室 淳史 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅井 圭介 東北大学, 工学研究科, 教授 (40358669)
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマアクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の前半は実験環境の整備を中心的に行った。主な項目として、放電用の交流高電圧電源の製作と、火星大気を模擬するための真空チャンバーの準備である。放電用の電源の開発については、ハーフブリッジインバータにより100Vを直接スイッチングすることで周波数やデューティー比を自由に変えられる電源を開発した。出力電圧は最大で8kVpp程度、放電周波数は30kHz程まで上げることが出来、予備実験用としては十分な性能が出ていることを確認した。また真空チャンバーの準備に関しては、火星大気を模擬するための0.7kPa程度まで気圧を調整出来ることを確認し、実際に二酸化炭素を充満させて放電を生成させることが出来ることを確認した。
初年後後半は開発した高電圧電源と真空チャンバーを用いて、放電発光の計測とシュリーレン法による誘起流の可視化実験を行った。気圧とガス種、印加電圧を様々に変え、発光と誘起流を観測することで、翌年度以降に計画されている風洞実験のための基礎データを取得することを目的とした。気圧を低くすることで放電の進展距離が長くなり、またガス種を空気から二酸化炭素に変えることで放電発光が弱くなることが観測された。シュリーレン計測では、まず大気圧空気下では先行研究通りに放電による誘起流が生成できていることを確認し、次に低圧の二酸化炭素下でも同様の誘起流が生成できていること確認した。これにより、火星大気環境下でもプラズマアクチュエータが誘起流を発生させ、気流制御が行える可能性を示すことに成功した。
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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
実験に必要な高電圧電源の開発と、真空チャンバーの準備を滞りなく行うことができた。また実際にこれらの装置を用いて実験を行い、様々なガス圧・ガス種・印加電圧条件下での放電発光と誘起流の特性評価を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度からは風洞実験に向けた準備を進める。まずは火星大気風洞を連続稼働するための風洞の改修を行う。同時にプラズマアクチュエータを風洞に取り付けるためのフランジや冶具の設計を行う。風洞の改修とプラズマアクチュエータの取り付けが完了し次第、実際の試験を行う。プラズマアクチュエータを駆動させた時とさせない時とでの壁面の静圧を計測し、アクチュエータの性能を評価する。
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| Causes of Carryover |
火星大気風洞の改修のための設計が予定より遅れており、改修に必要な材料の購入が行えていないため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
すみやかに設計を完成させ、風洞改修に必要な材料の購入を進める。
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