2020 Fiscal Year Annual Research Report
Rarefied Dynamic Pressure Measurement for Electric Propulsion Propellant Flow Evaluation
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18K04573
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
中山 宜典 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (80532770)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙推進工学 / 電気推進 / 推進剤 / 希薄気体 / 圧力計測 / 真空工学 / 宇宙工学 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【申請時目標】申請者が開発してきた希薄動圧計測装置は懸架された極細光ファイバの動きを小型カメラで検知する仕組みであり、水平面内の希薄動圧計測が可能であった。申請時は鉛直方向の計測を直接行えないため、緻密な多数点計測を行うこと、および様々な真空槽における計測結果を用いた妥当性評価によって真空槽内の希薄な推進剤流を３次元的に捉える計画であった。
【初年度～２年度実績】計測装置の光ファイバ支持方法の改良および小型カメラの使用方法改善のアイデアを思いつき、試したところ鉛直方向計測を妥当計測できることがわかり、この改善を施した計測装置３台を製作整備した。またカメラの機能を有効活用できるように申請者開発ソフトウェアを改良したところ、従来よりも高精度かつ高速に計測が可能になった。この計測装置を用いて真空槽内の広範囲を計測し、真空槽内の希薄流を３次元的に捉えることに初めて成功するとともに、真空槽内のどの点においても壁面反射や真空ポンプの影響が及ぶことがわかった。
【最終年度実績】真空ポンプ排気が真空槽内希薄流に与える影響について取得データをもとにデータ解析したところ、その影響は真空ポンプを見込む立体角に強く依存することが明確になった。これは数値解析結果ともよく一致しており、推進性能評価に影響を与えにくい推進機の真空槽内設置場所や方向決定に寄与できることがわかった。これらの成果を雑誌論文３件として報告した。本成果は申請時目標を十分達成しており、今後の宇宙工学実験のみならず真空工学にも広く貢献できるものと考えられる。
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