| 研究課題/領域番号 |
20H02344
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
小紫 公也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90242825)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
|
|---|
| キーワード | エネルギー全般 / 航空宇宙工学 / ミリ波 / プラズマ / 推進 / 放電 / ジャイロトロン |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
高エネルギー電磁ビームが空気中に駆動するデトネーション波の物理の解明は，それを利用するレーザー推進，マイクロ波ロケット，長距離ワイヤレス電力伝送などの工学的応用の実現に必要不可欠である．本研究では，大気放電実験用に新たに建設された世界でも特色のある東大ジャイロトロン発振器を使って，極超音速で伝播するミリ波放電駆動デトネーション波を観測し，プラズマ諸量の空間分布を計測することにより，ミリ波放電駆動デトネーション波伝播の物理モデルの構築・検証を行うことを目的とする．得られた知見を将来のマイクロ波ロケットで想定される実スケールの現象に適用可能な３次元計算コードの開発につなげたい．
|
| 研究成果の概要 |
ミリ波ビームによって空気中で駆動されるデトネーション波に関する実験と数値シミュレーションを行った。94 GHz高出力ミリ波発振器ジャイロトロンを使用した実験では、ミリ波放電によって駆動されるデトネーション波において、微細なプラズマ構造に起因する高速な放電伝播を観察した。また、局所的な熱的非平衡も確認された。数値シミュレーションでは、微細構造と熱非平衡の効果を考慮した二次元物理モデルを用い、完全吸気条件および部分吸気条件におけるマイクロ波ロケットの推進性能を予測した。今後はこれらの成果を利用して、実スケールマイクロ波ロケットの開発と打ち上げ実験を計画している。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、専らマイクロ波ロケットの研究開発のために東京大学にて開発・設置された大出力ミリ波源ジャイロトロンUT-94を利用し、多様な高速度撮像・分光装置を用いて、世界で初めて大気圧ミリ波放電のプラズマ構造、熱的非平衡現象などを詳細に分析し、マイクロ波支持デトネーション波伝播現象の物理モデル構築が行われた。本研究の成果は、今後予定されているマイクロ波ロケット打ち上げ試験のためのプロトタイプモデル設計ツールとして用いられ、さらに実用ロケットの設計、評価を通じて、その実現可能性や、他の打ち上げシステムに対する優位性、低コスト性の評価に資することが期待される。
|
