| 研究課題/領域番号 |
17H03484
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 宇宙推進 / 電気推進 / 電磁加速プラズマスラスタ / 定常作動 / 永久磁石 / 惑星探査 / 有人火星探査 / 宇宙旅行 / 外部磁場 / 推進性能 / 大電力 / 火星有人探査 / 中空陰極 |
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| 研究成果の概要 |
電磁加速プラズマ（Magneto-Plasma-Dynamic: MPD）スラスタは、大電流アーク放電プラズマを電磁力により加速・噴射させる電気推進機であり、将来の有人火星探査など深宇宙探査用推進機として期待されている。本研究では、推進性能向上、耐久性改善を積極的に行い、輻射冷却式定常作動型MPDスラスタシステムの実機開発を目指した。永久磁石により、特殊な軸方向発散状とカスプ形状の外部磁場の印加を行い、効率良い放電・プラズマ加速状態を実現した結果、NH3推進剤流量60mg/sの性能として、投入電力6.75kWのとき、推力477.4mN、比推力811.4s、推進効率19.0%を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
１）日本独自のオリジナリティを有する実用スラスタが研究開発された。有人火星探査や月基地建造などの直近の計画中ミッションに利用できる、高性能・高耐久性の輻射冷却式定常作動型MPDスラスタシステムが開発された。
２）実験結果とプラズマシミュレーション結果の比較検討により、外部磁場印加型MPDスラスタの放電状態、プラズマ生成・加速過程が明らかにされ、推進性能を予測できる設計相似則が構築された。さらに、スラスタシステムとしての熱設計法も確立、提案された。こうして、宇宙推進工学の分野だけではなく、プラズマ工学、高温気体力学の分野における基礎的資料が提供された。
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