| 研究課題/領域番号 |
17K17764
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
プラズマ科学
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
福成 雅史 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 助教 (80786070)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ミリ波放電 / 自己組織化 / ジャイロトロン / プラズマ計測 / マイクロ波ロケット / シャドウグラフ / 衝撃波 / ミリ波 / ガス放電 / 大気放電 / ハイスピードカメラ |
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| 研究成果の概要 |
ビーミング推進は既存の化学推進に代わる安価な宇宙輸送手法として期待されている。特にミリ波帯では大電力高効率の発振器ジャイロトロンが使用でき有用である。推力生成の核となるミリ波放電は電離閾値より低い電界強度中を自己組織化されたフィラメント状の構造をもって進展していく。そこで本研究では303 GHz の大電力ジャイロトロンを光源として用い、ミリ波放電の放電構造を高い時間・空間分解能で調べた。その結果、超臨界条件での1/4波長構造から亜臨界条件での櫛状プラズマ構造へ変化する過程の観測に世界で初めて成功した。さらにシャドウグラフによりプラズマ周辺での衝撃波の形成とその伝播を可視化した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ミリ波放電で現れる自己組織化された構造は気体の電離閾値に比べミリ波の局所電界強度が高い超臨界条件(着火部)と、低い亜臨界条件で異なる。亜臨界条件でのミリ波放電は既存の電離モデルでは説明できず、また衝撃波通過後のガスを電離波面が進展するので複雑である。本研究ではミリ波放電が着火部の超臨界条件から亜臨界条件に遷移していく過程を観測した。この観測結果を通して、プラズマ表面での回折波が櫛状の放電構造を形成することを示した。さらにシャドウグラフにより同条件におけるプラズマ周辺での衝撃波形成過程を捉えた。これらのデータはミリ波ビーミング推進にとって重要なミリ波放電の電離モデル開発に寄与する。
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