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2012 Fiscal Year Annual Research Report

高比推力・長寿命ホールスラスタの開発研究

Research Project

Project/Area Number 22360360
Research InstitutionOsaka Institute of Technology

Principal Investigator

田原 弘一  大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords宇宙推進 / 電気推進 / ホールスラスタ / 推進性能 / 高比推力 / 長寿命 / 高電圧作動
Research Abstract

本研究では、ホールスラスタにおいて3,000秒以上の高比推力と10,000時間以上の長作動寿命を同時に達成するために、性能測定実験、プラズマ物理量測定実験、寿命診断実験とプラズマ粒子法による数値計算を併用した。1.加速チャネルの材質を変更し壁近傍のシースプラズマ特性を変化させる、2.壁近傍の印加磁場の特性を変化させることによりイオンのチャネル壁面衝突を極端に防ぐことができる最適なイオン加速状態を実現することを目指した。
1.アノードレーヤー型ホールスラスタを新たに試作し高電圧作動実験を行った。推進剤にキセノンを用いて、放電電圧(200~600V)と推進剤質量流量をパラメータとして変化させ、推力、放電電流、加速チャネル損耗量を測定した。得られた結果より、比推力、推進効率を求め、比推力2800秒、推進効率40%の達成を確認した。こうして定量的な検討を十分行うと共に、高比推力化、長寿命化のための最適なイオン加速過程が実現できる作動条件を探索した。
2.比推力は2000-2800秒の範囲であり、最も値が低かったのは放電電圧300V時であり、最も値が高かったのは放電電圧550V時であった。この時、推力60-80mNを記録した。推進効率は最大41.6%であり、これは設計の想定放電電圧が400Vまでであるため、それ以上電力を投入しても効率が悪化したことによる。
3.噴射プラズマ流は外側のアノードから融解したことから、外周方向発散していたと推測される。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Performance Characteristics of Very Low Power Cylindrical Hall Thrusters for the Nano-Satellite “PROITERES-3”2013

    • Author(s)
      Tomoyuki Ikeda, Kazuya Togawa, Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe
    • Journal Title

      Vacuum

      Volume: 88 Pages: 63-69

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance Characteristics of Direct-Current Arcjet Thrusters Using Clean Propellant "Hydroxyl Ammonium Nitrate"2012

    • Author(s)
      Tomoyuki Ikeda, Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe
    • Journal Title

      Frontier of Applied Plasma Technology

      Volume: 5 Pages: 73-78

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 低毒性推進剤を用いたアークジェットスラスタの基礎作動実験2012

    • Author(s)
      池田知行, 藤田雄也, 松本和真, 杉村勇也, 田原弘一, 渡辺陽介
    • Journal Title

      プラズマ応用科学

      Volume: 20-1 Pages: 27-32

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 軌道間輸送に向けたホールスラスタエンジンの開発研究

    • Author(s)
      杉本 成, 池田知行, 戸川和也, 三藤陽平, 加藤優貴, 山本 怜, 田原弘一, 渡辺陽介
    • Organizer
      日本機械学会関西支部 第88期定時総会講演会
    • Place of Presentation
      大阪工業大学(大阪府)
  • [Presentation] 大電力ホールスラスタ開発目標性能

    • Author(s)
      田原弘一
    • Organizer
      平成24年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      JAXA宇宙科学研究所(神奈川県)
    • Invited
  • [Presentation] TAL及びSPTホールスラスタの高電圧作動・高比推力化実験

    • Author(s)
      三藤陽平, 加藤優貴, 山本 怜, 杉本 成, 戸川和也, 池田知行, 田原弘一
    • Organizer
      平成24年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      JAXA宇宙科学研究所(神奈川県)
  • [Presentation] SPT及びTALホールスラスタの大電力・高比推力作動

    • Author(s)
      杉本 成, 池田知行, 戸川和也, 加藤優貴, 山本 怜, 田原弘一, 渡辺陽介
    • Organizer
      第56回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      別府国際コンベンションセンター(大分県)

URL: 

Published: 2014-07-24  

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