2011 Fiscal Year Annual Research Report
HAN系推進剤を用いた宇宙飛翔体用低毒性推進系の研究
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21246127
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
堀 恵一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40202303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹ケ原 晴貴 公立大学法人首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (20227010)
青柳 潤一郎 公立大学法人首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (10453036)
橘 武史 九州工業大学, 工学研究院・機械知能工学研究系, 教授 (50179719)
各務 聡 九州工業大学, 工学研究院・機械知能工学研究系, 助教 (80415653)
田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)
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| Keywords | 惑星探査 / 人工衛星 / 触媒 / 電気推進 / 直流アークジェットスラスタ / プラズマ支援燃焼 / 推力測定 |
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| Research Abstract |
低毒性かつ高性能であるHAN(Hydroxyl Ammonium Nitrate)系推進剤を宇宙飛翔体に推進系として搭載することを目指して、要素レベルでデータを取得してきた。それらの成果を基に研究を発展させてスラスタ形態でデータを取得するなど研究を進めた。HAN系推進剤への着火方式毎に、各々以下の研究成果を得た。
[触媒着火方式]
これまでの研究において得られた知見に基づき、燃焼室長をパラメータとした燃焼試験を実施した。その結果として、燃焼器長と燃焼特性の関係を得ることができた。また、フライトコンフィギュレーションの燃焼器を設計するための新たな課題も明らかとなり、今後の研究開発において優位な成果を得ることができたと言える。
[電気着火方式]
放電プラズマによる反応誘起機構の構築を目的とし、研究を継続した。反応誘起に低周波プラズマを用い、周波数や投入電力の影響評価を行った。また、熱エネルギおよび電気エネルギによる分解反応性の違いを評価するために、熱エネルギのみで分解反応を誘起させ、プラズマを適用した場合と比較・性能評価を行い、設計指針や検討課題を得た。
[アーク放電着火方式(1/2)]
アークプラズマにより燃焼を支援する小型推進機の研究では、推力測定を実施した。振り子式の推力測定装置を試作した。1N級の推進機を試作し推力を測定した結果、0.4Nの推力を得て、提案する方式により推力を生成できることを示すに至った。
[アーク放電着火方式(2/2)]
性能向上を目指し改良した10kW級直流アークジェットスラスタでHAN系推進剤分解ガスによる噴射実験を行なうことができた。その結果、推力72.7mN、推進効率3.48%となった。また、HAN系推進剤(SHP163)そのものを用いて噴射することができた。その結果、現状では推力220.6mN、推進効率5.67%が得られた。以上の結果を踏まえ、ガスジェネレータを組み込んだ実機システムを構築し、作動実験を繰り返し、システムの高い安定性を実証することができた。
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