自動車グロープラグを用いた宇宙用小型水蒸気発生装置の研究開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26630447
• Research Institution: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: 田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: グロープラグ / ガス発生器 / 水蒸気発生装置 / 水 / 宇宙用機器 / 電気推進機 / アークジェット / 推進剤

Outline of Annual Research Achievements

前年度に試作、性能測定した、小型水蒸気発生装置の特性、内部物理現象をモデル化し、現象の解明と水蒸気発生装置の性能を予測できる数値計算コードを開発した。その数値計算コードを用いて、小型水蒸気発生装置内部の物理現象を解明、性能予測を行い、それらの計算結果と実験結果を比較検討し、十分な同意を得た。
次に、小型水蒸気発生装置の実用器システムを設計・製作した。設計には宇宙環境（無重力、作動圧力範囲）を十分考慮した。制作した小型水蒸気発生装置の実用器をこれまで通り地上の実験室にて作動させ、宇宙環境使用の設計ではあるが、十分なデータを取得し、重力を考慮した数値計算の結果と比較検討した。その結果、定性的定量的な一致が見られたので、数値計算で予想される、宇宙環境下での作動特性もほぼ一致すると期待された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

グロープラグを用いた小型水蒸気発生装置の実用機システムの試作とその性能特性の取得がほぼ完了し、次年度に向け、宇宙環境における実機作動を考慮した実験・数値計算が予定通り進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

１．航空機による無重力下での作動実験とその後のISSでの宇宙実験を具体的に提案する。
２．上記の１と並行して、開発した小型水蒸気発生装置の実用性を検証するために、本装置を利用した水推進剤アークジェットスラスタシステム実機を開発し作動試験を行う。
３．本研究最終年度のまとめを行う。

Causes of Carryover

当該年度に必要な消耗品が前年同購入した消耗品で代用できたことにより、次年度使用額が生じた。また、当該年度の旅費予定額と実質額に差が生じたためである。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の研究に充当できる予算が増えたことにより、さらに小型水蒸気発生装置の開発に関する高度な研究を進める。より一層の成果が期待できる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] スツットガルト大学/ミュンヘン防衛大学(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: スツットガルト大学/ミュンヘン防衛大学
• [Int'l Joint Research] 韓国科学技術院(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: 韓国科学技術院
• [Int'l Joint Research] マサチューセッツ工科大学/ジョージワシントン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: マサチューセッツ工科大学/ジョージワシントン大学
• [Int'l Joint Research] 北京航空宇宙大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 北京航空宇宙大学
• [Journal Article] Research and Development of DC/MPD Arcjet Thrusters at Osaka Institute of Technology (2016)
  • Author(s): Hirokazu Tahara, Masato Tanaka and Ryota Fujita
  • Journal Title: Proc. 23rd Annual Meeting of Institute of Applied Plasma Science (IAPS 2016) Volume: 1 Pages: 19-20
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Performance and Thermal Characteristics of Low-Power DC Arcjet Thrusters with Radiation-Cooled Anodes for Low-Toxicity Propellants (2016)
  • Author(s): Suguru Shiraki, Yuki Fukutome, Fumihiro Inoue, Katsuya Shimogaito, Takashi Nakanishi, Hirokazu Tahara and Kyoko Takada
  • Journal Title: 8th Asian Joint Conference on Propulsion and Power (AJSPP 2016), Sunport Hall Takamatsu, Kagawa, Japan, AJCPP2016-116 Volume: 1 Pages: 1-10
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Performance and Thermal Characteristics of High-Power Hydrogen Arcjet Thrusters with Radiation-Cooled Anodes for In-Space Propulsion (2015)
  • Author(s): Fumihiro Inoue, Yuki Fukitome, Suguru Shiraki, Kazuma Matsumoto and Hirokazu Tahara
  • Journal Title: Joint Conf.: 30th ISTS, 34th IEPC, 6th NSAT, Kobe Convention Center and Portpia Hotel, Kobe, Hyogo, Japan, IEPC-2015-231/ISTS-2015-b-231 Volume: 1 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Performance Characteristics of Low-Power Arcjet Thruster Systems with Gas Generators for Water (2015)
  • Author(s): Suguru Shiraki, Yuki Fukutome, Fumihiro Inoue, Kazuma Matsumoto, Hirokazu Tahara, Yuichiro Nogawa and Ai Momozawa
  • Journal Title: Joint Conf.: 30th ISTS, 34th IEPC, 6th NSAT, Kobe Convention Center and Portpia Hotel, Kobe, Hyogo, Japan, IEPC-2015-230/ISTS-2015-b-230 Volume: 1 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Performance Characteristics of Low-Performance Arcjet Thrusters using Low Toxicity Propellants of HAN (2015)
  • Author(s): Yuki Fukutome, Suguru Shiraki, Kazuma Matsumoto, Fumihiro Inoue, Hirokazu Tahara, Yuichiro Nogawa and Ai Momozawa
  • Journal Title: Joint Conf.: 30th ISTS, 34th IEPC, 6th NSAT, Kobe Convention Center and Portpia Hotel, Kobe, Hyogo, Japan, IEPC-2015-229/ISTS-2015-b-229 Volume: 1 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 低毒性推進剤を用いたアノード輻射冷却式低電力直流アークジェットスラスタの研究開発 (2016)
  • Author(s): 下垣内勝也, 井上史博, 福留佑規, 白木 優, 中西隆史, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛, 野川雄一郎
  • Organizer: 平成２７年度宇宙輸送シンポジウム, STCP-2015-001
  • Place of Presentation: ＪＡＸＡ宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-14 – 2016-01-15
• [Presentation] 月以遠有人ミッションを見越した水推進剤直接利用タイプの新型DCアークジェットスラスタ 研究開発 (2016)
  • Author(s): 野川雄一郎, 田原弘一
  • Organizer: 平成２７年度宇宙輸送シンポジウム, STEP-2015-043
  • Place of Presentation: ＪＡＸＡ宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-14 – 2016-01-15
• [Presentation] 低毒性推進剤を用いた輻射冷却アノード搭載低電力アークジェットスラスタの性能と熱特性 (2016)
  • Author(s): 白木 優, 福留佑規, 井上史博, 下垣内勝也, 中西隆史, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛, 野川雄一郎
  • Organizer: 平成２７年度宇宙輸送シンポジウム, STEP-2015-042
  • Place of Presentation: ＪＡＸＡ宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-14 – 2016-01-15
• [Presentation] 水直接利用改良型DCアークジェットスラスタの開発 (2015)
  • Author(s): 野川雄一郎, 田原弘一
  • Organizer: 第５９回宇宙科学技術連合講演会, 2C04
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-10-07 – 2015-10-09
• [Presentation] ヒドラジン以外の新推進剤を用いた低電力アークジェットスラスタの開発研究 (2015)
  • Author(s): 井上史博, 白木 優, 福留佑規, 下垣内勝也, 中西隆史, 田原弘一, 高田恭子, 野川雄一郎
  • Organizer: 第５９回宇宙科学技術連合講演会, 2C01
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-10-07 – 2015-10-09
• [Presentation] 低毒性HAN系推進剤を用いた低電力アークジェットスラスタの性能特性 (2015)
  • Author(s): 福留佑規, 井上史博, 白木 優, 田原弘一, 高田恭子, 桃沢 愛
  • Organizer: 第５９回宇宙科学技術連合講演会, 2B01
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-10-07 – 2015-10-09
• [Remarks] 大阪工業大学 工学部 機械工学科・宇宙推進工学研究室
  • URL: http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html