研究課題/領域番号 |
20K14452
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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研究機関 | 神戸大学 (2021) 東京農工大学 (2020) |
研究代表者 |
古川 武留 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70845122)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020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 | 電気推進機 / 高周波プラズマ生成 / m = 0半周期加速法 / 回転磁場加速法 / 電流電源インバータ回路 / 静電・電磁プローブ法 / 発光分光計測 / 電機推進機 / 静電・電磁プローブ計測 / レーザー誘起蛍光法 / プラズマ科学 / 宇宙理工学 |
研究開始時の研究の概要 |
数十kHz~数百kHz帯で電流周波数を変化可能な大電流電源回路を設計・製作する.作製後は3方向磁気プローブによるプラズマ中への磁場浸透を評価,周方向電流分布・強度の磁場強度や設定周波数等の依存性を調査し,周方向電流駆動モデルを実験的に導出する. 電磁加速効果が支配的となる時空間領域解明のため,静電プローブ計測によるスラスタ内外の空間分布計測を行う.加えて真空チェンバー内で駆動可能なテストモデルを設計作成し,追加速システムの構築を行う.
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研究成果の概要 |
m = 0半周期加速に関して、自作大電流共振インバータ回路と,電磁加速型スラスタテストセクションを構築した。電磁加速力の評価に必要なm = 0加速コイルが誘起する時間変動磁場を小型3軸磁気プローブにより計測し,理論解析と同等の変動磁場を確認した.作成された2次元周方向駆動電流の計算コードを活用し,各条件における周方向電流駆動分布を評価した。 回転磁場加速では、特に高い電子密度増加がみられ,周方向駆動電流の効果を上回る反磁性電流による電磁力上昇を得た.加速アンテナ下流部で高いイオン流速上昇も見られ,完全浸透とならない条件においても推力増強可能性を見出した.
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
提案する2種類の電磁加速型無電極プラズマスラスタ実現は,将来型の宇宙開発ミッションで要求される推進機の長寿命化と高推力化の両立を可能にすると考える.本研究課題で作製した大電流電源回路は高推力化をはかるものであり,大電流化に伴うプラズマ加速への影響調査,および時空間的に変動する物理挙動の解明は,電気推進分野のみならず,他の学術分野においても新たな知見をもたらし,その産業応用へのきっかけになりうるとも考える.
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