2014 Fiscal Year Annual Research Report
ワイヤレス給電による無燃料・長時間火星飛行探査システムの研究開発
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25630391
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三谷 友彦 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (60362422)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米本 浩一 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80404101)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ワイヤレス給電 / 火星飛行探査機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、マイクロ波帯の電磁波を用いたワイヤレス給電により、無燃料かつ長時間の飛行が可能となる火星飛行探査システムを確立することである。目的達成のために[A]電力制御付フェーズドアレー送電システムの構築、[B]探査機方向推定による送電ビーム制御システムの構築、[C]ワイヤレス給電のみで飛行する摸擬飛行探査機の開発、の各課題について取り組んだ。最終年度の実績として、課題[A]では電力可変型位相制御マグネトロン(PVPCM)の改良を行い、位相誤差±1°および位相制御速度10μs程度まで改善した。またPVPCMを2台用いたフェーズドアレーアンテナを構築し、±30°の角度範囲において方向誤差4°以内でのマイクロ波ビーム方向制御に成功した。これらの誤差はいずれもシステム要求仕様を満たすものである。課題[B]では、レクテナ(受電アンテナ+整流回路)から再放射される2次高調波をパイロット信号として利用した到来方向推定を実施した。実験結果より、方向推定誤差はパイロット信号の受信強度と相関があり、受信強度が不十分の場合はシステム要求仕様を満たさないことが明らかとなった。また受信強度低下の原因は、複数のレクテナからの合成再放射電力がフェーズドアレーのようにふるまうことに起因することが明らかとなった。課題[C]では、電池駆動による模型飛行機の飛行実験、および模型飛行機に搭載した状態でのレクテナアレイの受信電力試験を行った。飛行試験結果より動力水平飛行に成功した。また受信電力試験結果より、模型飛行機での総合受信電力は1.3W程度となった。目標値の2Wには至らなかったが、主翼面積の増加による機体改善により目標は達成できる見通しは得られた。
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