| 研究課題/領域番号 |
19H02343
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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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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
宮坂 武志 岐阜大学, 工学部, 教授 (60303666)
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| 研究分担者 |
朝原 誠 岐阜大学, 工学部, 助教 (40633045)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 推進・エンジン / 電気推進 / ロケット / 航空宇宙流体工学 / プラズマ計測 / 航空宇宙流体力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、宇宙ミッションの大規模化が進んでおり、そのロケットとして自動車の燃費に相当する「比推力」の高い電気推進機が注目されている。中でも電気推進機の一種である「イオンエンジン」は特に比推力が高く「はやぶさ２」の主エンジンとして用いられている。また、イオンエンジンよりも大きな推力を得ることのできる「ホールスラスタ」については大電力化について注目されており、本研究では、ホールスラスタの一種であるアノードレイヤ型を複数基束ねたクラスタ化による大電力化を目的に、２基のスラスタによるシステムの実験・解析を行う事で、クラスタシステムの最適化指針の取得を目指している。
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| 研究成果の概要 |
２基ヘッドから構成されるアノードレイヤＳＢＳシステムにより評価を実施した。外部コイル印加により、推進効率の向上効果が得られた。しかし、単体作動時には５０％程度まで向上したものが、ＳＢＳ作動時には４０％にとどまった。これはプルーム干渉による逆流電子特性に起因しているものと考えられる。また、同程度の電力下で強干渉場を得る目的でRacetrack形状ヘッドを導入し、ヘッド間距離の影響、放電電圧、推進剤流量等の基本特性が得られた。また、ヘッド個体差が放電特性に及ぼす知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
外部磁場により推進性能最適化行うとクラスタ作動時に単体作動時よりも到達推進効率が低くなる可能性を示した。これは磁場設計をクラスタ用に最適化する必要性を示している。また、Racetrack形状ヘッドが円環形状ヘッドよりも同一電力下で強干渉場が得られること、ヘッド個体差について特定のヘッドの放電特性がクラスタ特性として強く表れることを示した。これはクラスタ評価可能範囲を広げ、ヘッド個体差に関する評価知見を与えるものである。
これらクラスタ推進性能上限引上げ指針、クラスタ評価環境に関する改善、評価法に関する知見は、今後のクラスタ開発とそれに伴う大電力化システムの構築に強く貢献するものと言える。
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