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マグネチックレイヤ型クラスタシステムのプラズマ干渉物理の解明と最適化

研究課題

研究課題/領域番号 16H04589
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関岐阜大学

研究代表者

宮坂 武志  岐阜大学, 工学部, 教授 (60303666)

研究分担者 朝原 誠  岐阜大学, 工学部, 助教 (40633045)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2016年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード宇宙推進工学 / 電気推進 / ホールスラスタ / クラスタシステム / プルーム干渉 / 推進・エンジン / ロケット / 航空宇宙流体力学 / プラズマ計測
研究成果の概要

大電力電気推進システムの実現を目的に、ホールスラスタシステムのクラスタ化を念頭にマグネチックレイヤ型ヘッド2基を有するSBSシステムを用いて中和器位置依存性に着目し、評価を行った。その結果、中和器位置が推力等に影響を及ぼすことが明らかになった。
これは主にプルーム発散が主要因になっていることが示された。また、磁場引加方向の組み合わせがプルーム発散に与える影響を数値解析により明らかにした。アノードレイヤ型SBSシステムにおいても予備評価を実施し、干渉効果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた複数ヘッドを有するホールスラスタシステムのヘッド干渉効果に関する知見は、ホールスラスタクラスタシステムの最適設計指針、最適作動指針導出の基礎となるものである。本成果を適用することによりクラスタ化が実現すれば大電力電気推進機の達成に結び付き、燃費を意味する比推力の高い電気推進機の大電力が実現することで、長期間、大型宇宙ミッションの可能性が大きく広がるものと期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Influences of cathode position on operations and thrust performance of side by side Hall thruster system2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Miyasaka, Tomohiro Kita, Makoto Asahara, Kazuya Oishi, Masahiro Sakoda,Yuki Mamiya, Hiroki Kanie
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 印刷中 ページ: 524-529

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2018.12.056

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アノードレイヤSBSシステムにおけるプルーム干渉評価2019

    • 著者名/発表者名
      間宮 悠貴(岐大・院)蟹江 裕基・伊佐地 範之・石田 大貴(岐大・院)宮坂 武志・朝原 誠
    • 学会等名
      平成30年度宇宙輸送シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ホールスラスタシステムの放電特性及び推進性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      宮坂武志,山本直嗣,竹ヶ原春貴,渡邊裕樹,船木一幸
    • 学会等名
      平成30年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental and Numerical Investigations of Multi-Head Hall Thruster Operation2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo KATO, Yuki MAMIYA, Hiroki KANIE, Noriyuki ISAJI, Daiki ISHIDA,Takeshi MIYASAKA, and Makoto ASAHARA
    • 学会等名
      The 12th International Worlshop on Plasma Application and Hybrid Functionally Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ールスラスタクラスタシステムのプルーム干渉と電離過程2018

    • 著者名/発表者名
      間宮 悠貴,宮坂 武志,朝原 誠,蟹江 裕基,伊佐地 範之,石田 大貴
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クラスタシステムにおけるプルーム干渉効果評価2018

    • 著者名/発表者名
      喜多智大
    • 学会等名
      平成29年度宇宙輸送シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Two-Head Operations of Hall Thruster2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita
    • 学会等名
      31st International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research and Development of Hall Thruster Cluster System at Gifu University2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Miyasaka
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Applied Plasma Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influences of Cathode Position on Operations of Side by Side Hall Thruster System2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Applied Plasma Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Plume Interference in Hall Thruster Cluster Operation2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Oishi
    • 学会等名
      35th International Electric Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラズマ推進システムにおける性能・寿命予測2017

    • 著者名/発表者名
      宮坂武志
    • 学会等名
      第48回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホールスラスタプルーム干渉領域の評価2017

    • 著者名/発表者名
      迫田将拡
    • 学会等名
      平成28年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙科学研究所
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 長寿命・高効率ホールスラスタシステムの作動評価2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊裕樹
    • 学会等名
      平成28年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙科学研究所
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ホールスラスタ2基ヘッドシステムの作動特性2017

    • 著者名/発表者名
      河村燎
    • 学会等名
      第57回航空原動機・宇宙推進講演会
    • 発表場所
      沖縄県市町村自治会館
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Measurements of Plume of Two-Head Magnetic-Layer System2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Miyake
    • 学会等名
      IAPS Meeting 2017 in Hanoi The 10th International Workshop on Plasma Application and Hybrid Functionally Materials
    • 発表場所
      Hanoi University of Science and Technology
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホールスラスタクラスタ作動時 のプルーム干渉効果の検討2016

    • 著者名/発表者名
      迫田将拡
    • 学会等名
      第 53 回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会
    • 発表場所
      名城大学ナゴヤドーム前キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヘッド干渉がホールスラスタ作動に及ぼす影響評価2016

    • 著者名/発表者名
      三宅誼
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      函館アリーナ
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 宮坂・朝原研究室HP

    • URL

      https://www1.gifu-u.ac.jp/~asatolab/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 宮坂・朝原研究室HP

    • URL

      http://www1.gifu-u.ac.jp/~asatolab/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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