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マイクロプラズマスラスターの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 16040211
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

斧 高一  京都大学, 工学研究科, 教授 (30311731)

研究分担者 節原 裕一  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80236108)
高橋 和生  京都大学, 助手 (50335189)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
2005年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2004年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワードマイクロプラズマ / マイクロノズル / プラズマスラスター / マイクロ波励起プラズマ / 軸対称表面波励起プラズマ / 超音速流れ / 半導体マイクロ波素子 / MEMS
研究概要

マイクロ波励起電熱加速型マイクロプラズマスラスターについて,これまでの数値モデル解析(マイクロプラズマ源におけるプラズマ生成・維持とマイクロノズルにおけるプラズマ流れ),数値解析にもとづくマイクロプラズマスラスターの推進性能評価,およびマイクロプラズマ源の試作をベースに,本年度は,マイクロプラズマスラスターとしての性能実証を行った.[1]マイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm,同軸型,動作ガスAr)のプラズマ特性(電子密度・温度,ガス温度)の診断により,推進性能に直接影響するガス温度は700-1800K程度であり,プラズマ源の下流ほど温度は高く,オリフィスから真空中に膨張すると,超音速断熱膨張に起因して温度が急激に減少することを明らかにした.[2]プラズマ診断とモデル解析を組み合わせた推進性能評価により,推力0.98-1.2mN,比推力65-70s程度が得られることが推測できた.[3]微細加工法を駆使して,石英製の精密マイクロノズル(スロート径0.2mm,長さ1mmのラバールノズル)を試作し,マイクロプラズマ源と接続することにより,よりスムーズな流れ構造を有する超音速マイクロプラズマジェットの形成に至った.さらに,[4]レーザ変位計と振り子スタンドを用いた微小推力(精度<0.1mN)測定法を開発し,マイクロプラズマスラスター(マイクロプラズマ源+マイクロノズル)としての推力測定を行った.その結果,本研究で提案のマイクロプラズマスラスターの性能として,推力〜1.2mN,比推力〜80s,推進効率〜4%が得られ,超小型衛星(<10kg)の軌道・姿勢制御に適用できることを実証した.

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (10件)

  • [雑誌論文] Miniature electrothermal thruster using microwave-excited plasmas : A numerical design consideration2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono
    • 雑誌名

      Plasma Sources Sci.Technol., Vol.15,No.2

      ページ: 211-227

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Plasma distribution in a planar-type surface wave-excited plasma source2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kousaka, K.Ono, N.Umemura, I Sawada, K.Ishibashi
    • 雑誌名

      Thin Solid Films (in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Microwave-sustained miniature plasmas for an ultra small thruster2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono, K.Takahashi, Y.Setsuhara
    • 雑誌名

      Thin Solid Films (in press)

    • NAID

      120005553870

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Plasma Diagnostics and Thrust Performance Analysis of a Microwave -Excited Microplasma Thruster2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono, K.Takahashi, K.Eriguchi
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.Part 1 Vol.45,No.7(in press)

    • NAID

      10018339427

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロプラズマスラスターの研究開発2005

    • 著者名/発表者名
      鷹尾祥典, 斧 高一
    • 雑誌名

      高温学会誌 第31巻,第5号

      ページ: 283-290

    • NAID

      10029253309

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Microwave-Excited High-Density Plasma Column Sustained Along Metal Rod at Negative Voltage2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kousaka, N.Umemura, K.Ono, J.Xu
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys., Part 2 Vol.44,No.36

    • NAID

      130004766234

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Microwave-sustained miniature plasmas for an ultra small thruster2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono, K.Takahashi, Y.Setsuhara
    • 雑誌名

      Thin Solid Films (in press)

    • NAID

      120005553870

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Miniature electrothermal thruster using microwaxe-excited plasmas : A numerical design consideration and experiment2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Symposium. on Space Technology and Science, Miyazaki, Japan, June 2004

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development and Modeling of a Microwave-Excited Microplasma Thruster2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono
    • 雑誌名

      Proceedings of the 40th Joint Propulsion Conference, Fort Lauderdale, Florida, July,2004

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Optical emission spectroscopy of a microwave-excited plasma source for very small propulsion2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Takao, K.Ono, K.Takahashi, Y.Setsuhara
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Physical Society Vol.49,No.5

      ページ: 40-40

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2018-03-28  

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