ホール型推進機における放電振動の抑制と高密度プラズマイオンの抽出

• 研究課題/領域番号: 16106012
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒川 義博 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50134490)
• 研究分担者: 田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210) ; 小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (90242825) ; 山本 直嗣 九州大学, 大学院・総合理工学府, 助教 (40380711)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 110,630千円 (直接経費: 85,100千円、間接経費: 25,530千円); 2008年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円); 2007年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円); 2006年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2005年度: 21,580千円 (直接経費: 16,600千円、間接経費: 4,980千円); 2004年度: 35,880千円 (直接経費: 27,600千円、間接経費: 8,280千円)
• キーワード: 電気推進 / ホール型推進機 / 放電振動 / プラズマシミュレーション / プラズマ診断 / 粒子法数値解析 / 宇宙推進 / プラズマ / イオンビーム / LIF法 / 並列計算 / セラミック壁面損耗

研究概要

次世代宇宙機用エンジンとして有望なホール型推進機について、実機搭載上深刻な問題となりうる放電振動現象について、高速度カメラによる観測、1次元および2次元モデルの構築により、このメカニズムを解明した。その上で、振動を抑制することに成功し、高密度のプラズマイオンを抽出することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Real-time Boron Nitride Erosion Monitoring System for Hall Thrusters by Cavity Ring-Down Spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, N,, Yalin,A.P., Tao,L, Smith, T.B., Gallimore, A.D.and A〓〓〓〓〓〓
  • 雑誌名: Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan 7(in print)
  • NAID: 130000151804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Azimuthally Nonuniform Propellant Flow rate on Thrust Vector and Discharge Current Oscillation in a Hall Thruster (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukushima, S. Yokota, K.Komurasaki, Y.Arakawa
  • 雑誌名: Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan 7(in print)
  • NAID: 130000151846
  • 査読あり
• [雑誌論文] LIF Spectroscopy of a Hall Thruster Plasma Plume, (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Lempke, S. Yokota, M. Matsui, K. Hara, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology vol.1 ページ: 37-40
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development og Hall Thruster Life Time Measurement Method Using Mulrilayer Coating Chip (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Yokota, Y. Fukushima, R. Tsukizaki, K. Komurasaki, Y. Arakawa, A. K〓〓〓〓〓〓〓〓
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 1 ページ: 83-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Research and Debelopment of Hall Thrusters at Osaka Institute of Technology (2008)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tonari, Yudai Shimizu, Tsuyoshi Fujita, Hiroki Takagi and Hi〓〓〓〓〓 Ta〓〓〓〓
  • 雑誌名: 26th International Symp. On Rarefied Gas Dynamics 83 ページ: 913-917
  • 査読あり
• [雑誌論文] LIF Spectroscopy of a Hall Rhruster Plasma Plume (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Lempke, S. Yokota, M. Matsui, K. Hara, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 1 ページ: 37-40
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Exchange Ion Number Density Distribution in Hall Thruster Plume (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokota S., Sakoh D, Matsui M., Komurasaki K., Arakawa Y.
  • 雑誌名: Vacuum (To be published)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ホールスラスタにおける放電振動の一次元数値解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 上田善太郎, 山本直嗣, 小泉宏之, 荒川義博
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌和文論文論文集 第55巻638号 ページ: 130-134
  • NAID: 40007352950
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多層コーティングによるホール型推進機の寿命評価法 (2007)
  • 著者名/発表者名: 横田 茂, 福島 靖博, 佐孝 大地, 小紫 公也, 荒川 義博
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 15-1 ページ: 61-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge Exchange Ions in a Hall Thruster Plume (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakoh D., Yokota S., Komurasaki K., Arakawa Y.
  • 雑誌名: Advances in Applied Plasma Science 6 ページ: 65-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a two-dimensional dual pendUlum thrust stand for Hallthrusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagao N., Yokota S., Komurasaki K, Arakawa Y
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 78 ページ: 115108-115108
  • 査読あり
• [雑誌論文] ホールスラスタにおける放電振動の一次元数値解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 上田善太郎, 山本直嗣, 小泉宏之, 小紫公也, 荒川義博
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 55・638 ページ: 130-134
  • NAID: 130000147094
• [雑誌論文] 円形断面放電室をもつ低電力ホールスラスタの性能特性とプラズマ状態 (2007)
  • 著者名/発表者名: 白崎 篤司, 田原 弘一
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 55・636 ページ: 160-167
  • NAID: 10017625639
• [雑誌論文] アノードレイヤ型ホールスラスタ内部のシース構造と放電電流の数値解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 横田茂, 安井伸輔, 熊倉賢, 小紫公也, 荒川義博
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 Vol.54, No.632
  • 査読あり
• [雑誌論文] アノドレイヤ型ホールスラスタ内部のシース構造と放電電流振動の数値解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 横田 茂, 安井 伸輔, 熊倉 賢, 小紫公也, 荒川 義博
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 54・632 ページ: 413-418
  • NAID: 10018428927
• [雑誌論文] ホールスラスタの推進効率および内部効率に与える磁場特性の影響 (2006)
  • 著者名/発表者名: 弓削 政郎, 白崎 篤司, 田原 弘一
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 55・636 ページ: 8-16
  • NAID: 130000147078
• [雑誌論文] ホールスラスタの推進性能と加速チャンネル壁近傍のプラズマ特性の関係 (2006)
  • 著者名/発表者名: 弓削 政郎, 今中 勝巳, 田原 弘一
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 55・636 ページ: 235-241
  • NAID: 10018055198
• [雑誌論文] ホール型推進機プルーム中のXe原子数密度測定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 横田 茂, 松井 信, 佐孝 大地, 小紫公也, 荒川 義博
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 14 ページ: 35-40
• [雑誌論文] A Suppression Method of Discharge Current Oscillations in a Hall Thruster (2005)
  • 著者名/発表者名: N., Yamamoto, S., Yokota, K., Watanabe, A.,Sasoh, K., Komurasaki, Y., Arakawa
  • 雑誌名: Trans. Of Japanese Soc. for Aeronautical and Space Sci., The Japan Society For Aeronautical and Space Sciences Vol.48, No.161 ページ: 169-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discharge Current Oscillation in Hall Thrusters (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, N., Komurasaki K., and Arakawa, Y.
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power Vol.21, No.5 ページ: 870-876
  • NAID: 120000986985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of Discharge Current Oscillations in a Hall Thruster (2005)
  • 著者名/発表者名: Naoji YAMAMOTO, Shigeru YOKOTA, Keiko WATANABE, Akihiro SASOH, Kimiya KOMURASAKI, Yoshihiro RAKAWA
  • 雑誌名: Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, 48・161 ページ: 169-174
  • NAID: 130000151467
• [雑誌論文] MEASUREMENT OF EROSION RATE BY ABSORPTION SPECTROSCOPY IN A HALL THRUSTER (2005)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Shigeru Yokota, Makoto Matsui, Kimiya Komurasaki, Yoshihiro Arakawa
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 76・8 ページ: 83111-83111
  • NAID: 120000987012
• [雑誌論文] Discharge Current Oscillation in Hall Thrusters (2005)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Kimiya Komurasaki, Yoshihiro Arakawa
  • 雑誌名: JOURNAL OF PROPULSION AND POWER 21・5 ページ: 870-876
  • NAID: 120000986985
• [雑誌論文] ホールスラスタにおける放電振動の一次元数値解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 上田善太郎, 山本直嗣, 荒川義博
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 13 ページ: 69-74
  • NAID: 40007352950
• [雑誌論文] Effects of Channel Wall Material on Performance and Plasma Feature of Hall Thrusters (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tahara, Katsumi Imanaka
  • 雑誌名: Proceedingth of 5th International Symposium of Applied Plasma Science 5 ページ: 133-138
• [学会発表] CRDS法を用いたホールスラスタの寿命評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本直嗣, 大宅将史, 中島秀紀, Iei Tao, Azer Yalin, 荒川義博
  • 学会等名: 第49回航空原動機・宇宙推進講演会講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] ホールスラスタにおける周方向非一様推進剤流量の放電安定化効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福島靖博, 横田茂, 小紫公也, 荒川義博
  • 学会等名: 第49回航空原動機・宇宙推進講演会講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] Oscillation Reduction of an Anode Layer Type Hall Thruster by Azimjthal Propellant Nomumiformity (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, Y., Yokota, S., Komurasaki, K., Arakawa, Y.
  • 学会等名: 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhi
  • 発表場所: Hartford, CT
  • 年月日: 2008-06-21
• [学会発表] Diagnostics of Xe Ion in an Anode-layer Type Hall Thruster Using Laser Induced Fluorescence (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokota, S., Lempke, M., Matsui, M., Hara, K., Komurasaki ,K., Arakawa ,Y
  • 学会等名: 26th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Hamamtsu
  • 年月日: 2008-06-01
• [学会発表] Development of Real-time Boron Nitride Erosion Monitoring Syatem for Hall usters by Cavity Rinf-Down Spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, N., Yalin, A.P., Tao, I., Smith, T. B., Gallimore, A. D. and Arakawa, Y
  • 学会等名: 26th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Hamamtsu
  • 年月日: 2008-06-01
• [学会発表] Diagnostics of Xe Ion in an Anode-layer Type Hall Thruster Using Laser Induced Fluorescence (2008)
  • 著者名/発表者名: Yokota, S., Lempke, M., Matsui, M., Hara,K., Komurasaki, K., Arakawa, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Space Technology and Science, ISTS2008-b-22
  • 発表場所: Hamamatsu
• [学会発表] Oscillation Reduction of an Anode- Layer- Type Hall Thruster by Azimuthal Propellant Nonuniformity (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, Y., Yokota, S., Komurasaki, K., Arakawa, Y
  • 学会等名: 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &Exhibit, AIAA2008-5187
  • 発表場所: Hartford, CT
• [学会発表] 多層コーティングチップによるホールスラスタの寿命評価法,"平成19年度宇宙輸送シンポジウム (2008)
  • 著者名/発表者名: 月崎 竜堂, 横田 茂, 福島 靖博, 小紫 公也, 荒川 義博, 小林 明
  • 学会等名: 平成19年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部
• [学会発表] レーザー誘起蛍光法によるホールスラスタ出口付近の速度成分計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原健 太郎, レンプケマルクス, 横田 茂, 松井 信, 小紫 公也, 荒川 義博
  • 学会等名: 平成19年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部
• [学会発表] Numercial Analysis of Anode Sheath Structure Shift in an Anode-layer Type Hall Thruster (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Yokota, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power
  • 発表場所: Gyojyu, Korea
• [学会発表] LIF Spectroscopy of a Hall Thruster Plume (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Lempke, S. Yokota, M.Matsui, K. Hara, K.Komurasaki, Y. Arakawa
  • 学会等名: The 15th Annual Meeting of Institute of Applied Plasma Science
  • 発表場所: Dalioan,China
• [学会発表] Influences of Magnetic Field Topography and Discharge Channel Structure on Performance of Anode-Layer Hall Thrusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Seiro Yuge, Yoshihiro Kuwamura and Hirokazu Tahara
  • 学会等名: 30th International Electric Propulsion Conference, 30th International Electric Propulsion Conference, IEPC2007-46
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] Numerical Analysis of Anode Sheath Structure Transition in an Anode-Layer Type Hall Thruster (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Yokota, K., Komurasaki, Y., Arakawa
  • 学会等名: 30th International Electric Propulsion Conference, IEPC2007-95
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] A Suppression method ofDischarge Current Oscillations in a HallThruster (2007)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Kimiya Komurasaki and Yoshihiro Arakawa
  • 学会等名: 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion conference and exhibit
  • 発表場所: Florida, USA
• [学会発表] Development of a Dual Pendulum Thrust Stand for Hall Thrusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Nagao, N., Yokota, S., Komurasaki, K, and Arakawa, Y
  • 学会等名: 3rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Populsion Conference & Exibit, AIAA2007-5298
  • 発表場所: Cincinnati, OH
• [学会発表] Number Density Distributions of Xenon Atom in Hall Thruster Plumes (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsui, M, Yokota, S., Sakoh, D., Komurasaki, K., and Arakawa, Y
  • 学会等名: 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Populsion Conference & Exibit
  • 発表場所: Cincinnati,OH
• [学会発表] Numerical Analysis of Anode Sheath Structure Transition in an Anode-Layer Type Hall Thruster (2007)
  • 著者名/発表者名: S., Yokota, K., Komurasaki, Y, Arakawa
  • 学会等名: 30th International Electric Propulsion Confer Sep.17-20, 2007ence
  • 発表場所: Florence,Italy
• [学会発表] Investigation of Internal Plasma Structure in an Anode-Layer Hall Thruster (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Takahashi, N. Yamamoto, S. Yokota, K. Komurasaki, H. Nakashima, Y. Arakawa
  • 学会等名: 30th International Electric PropUlsion Conference
  • 発表場所: Florence,Italy
• [学会発表] Development of a Tow-axis Dual Pendulum Thrust Stand for Thrust Vector Measurement of Hall Thrusters (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Nagao, S. Yokota, Y. FUkushilna, D. Sakoh, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 学会等名: 30th International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Florence,Italy
• [備考]
  • URL: http://www.al.t.u-tokyo.ac.jp/hall/