磁気プラズマ力学を応用した航空宇宙推進

• Project/Area Number: 05F05757
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Plasma science
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Host Researcher: 原田 信弘 Nagaoka University of Technology, 工学部, 教授
• Foreign Research Fellow: PARENT Bernard 長岡技術科学大学, 工学部, 外国人特別研究員 ; PARENT B. ; BERNARD Parent 長岡技術科学大学, 工学部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed(Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost : ¥2,400,000); Fiscal Year 2007 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000); Fiscal Year 2006 : ¥1,200,000 (Direct Cost : ¥1,200,000); Fiscal Year 2005 : ¥600,000 (Direct Cost : ¥600,000)
• Keywords: 電磁流体力学 / 時間依存3次元数値解析 / 化学的非平衡プラズマ / 電磁推進 / scramjet engine / 衝撃波管実験装置 / Magnetohydrodynamics / MHD加速機 / 電子ビームプラズマ生成 / 数値解析 / 空気取り込み型エンジン / MHD補助スクラムジェット / 非平衡プラズマ / 化学非平衡

Research Abstract

磁界が作用するプラズマ流れ中に電流を流し,電磁力でプラズマを加速し後方に噴出すると,その反作用で機体が加速される。この原理によって高性能な航空宇宙用推進装置を開発するために,電磁場と流体場を同時に解析する必要がある。
対象をMHD加速空気取り込み型スクラムジェットエンジンとし,プラズマ生成は電子ビームを考える。(電子ビームー空気の相互作用を考慮する)、プラズマの状態は熱的および化学的に非平衡で各時刻における反応率を考慮する。MHD加速機は当初ファラデー形の電極対から始め順次,ホール接続,ダイアゴナル接続,多電極対接続へと展開する。以上の方針を決定して3次元時間依存の数値解析コードを開発した。提案の電磁推進システムの性能評価,運転条件の最適化を行った。引き続いて,基礎実験結果と比較検討をすべく実験計画を立案し装置の準備,実験条件の検討を行った。実験用装置や部品の一部納入が遅れ,科研費の支出が不可能となったので実験を中止せざるを得なかった。非常に残念である。同時に研究成果の発表,論文への投稿は進行中だが,科研費の打ち切りのために論文掲載料の支払いが不可能となり,取り下げざるを得なくなった。この点も残念であった。
結果の一部は,"Numerical Investigation of a MHD Accelerator with Ebeam Ionization for Airbreathing Propulsion",平成17年度宇宙輸送シンポジウム(1月11〜13日,JAXA宇宙科学研究本部)として発表した。