2010 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリコン源を用いた先進的無電極プラズマロケットエンジンの研究開発
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21226019
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
篠原 俊二郎 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10134446)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 隆夫 東海大学, 総合科学技術研究所, 教授 (70207174)
羽田 亨 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (30218490)
船木 一幸 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 准教授 (50311171)
西田 浩之 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (60545945)
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| Keywords | 航空宇宙工学 / プラズマ・核融合 / ロケット / 熱流体工学 / モデル化 / ヘリコン / 無電極 |
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| Research Abstract |
本研究の目的はオール無電極でプラズマ生成・加速する、高効率・長寿命の高密度ヘリコンプラズマロケットエンジンの開発とその工学的体系化であり、2年度目は以下の成果を得た。その際、TV会議も含め40回にも及ぶ会合で現状の成果と方針の徹底的議論を行い、今後の展開に対して指針を得た。
1.加速理論では、提唱している回転磁場(RMF)、回転電場(REF)、波動利用(WA)、ダブレアー(DL)のモデリングに加え、新たにポンデロモーティブ加速+イオンサイクロトロン加速(PM/ICR)について考案し、初期計算を行った。
2.RMF加速では磁場浸透時間と構造解析について、シミュレーションコードVORPALを用いた解析準備、及びイオン加速の上限について考察した。RMF、REFとPM/ICRについては理論推力評価と各モデル比較を行った。
3.REF加速では、更に電場浸透モデリング及び推力のパラメータ依存性の理論的検討と最適化条件を求めた。また粒子シミュレーションで周方向電流の算定を行った。
4.RMF加速実験では、生成・加速部を真空容器内部から外部石英管(直径5cm)へ移動し、理論的に回転磁場が浸透する条件で、実験的にも浸透する事を確認した。RMFにより、イオンマッハ数が0.8程度までを達成した。また研究代表者の異動に伴い、LMD装置類を九州大学から東京農工大学へ移動し、周辺の整備と装置類の再立ち上げを行った。
5.REF実験では、直径5cmのプラズマ生成と2組の電極での加速実験を始め、パラメータ依存性を調べ、定常用スラストスタンドの設計・製作を行った。
6.WA実験では問題となりうるビーム不安定性の評価のために、大口径電子ビーム源開発を行った。DL加速実験では低密度でイオン加速が観測されたが、今後更に調べる予定である。PM/ICR用にはターゲットとなるヘリコン高密度放電を行い、関連装置の整備も行った。
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