実験的可視化によるイオンエンジンビーム軌道解析の検証

• 研究課題/領域番号: 21760661
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 防衛大学校
• 研究代表者: 中山 宜典 防衛大学校, システム工学群, 准教授 (80532770)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 推進・エンジン / イオンエンジン / ビーム軌道 / 可視化 / 計算解析 / 解精度検証 / ロケット / 宇宙工学

研究概要

宇宙用ロケットの一種であるイオンエンジンを2次元可視化し、大型化および高密度化を併せて行い、適切な光学計測系を構築したことにより、イオンエンジンのイオン流れを高解像度かつ鮮明に撮像できるようになった。様々な条件下において実験的に取得したイオン流れの形状データ等は、イオンエンジン寿命評価の数値解析の妥当性を多角的かつ客観的に検証できる国内外で唯一のデータであり、今後の研究開発に貢献できた。

研究成果

• [雑誌論文] イオンエンジンビーム軌道の高精度可視化計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典
  • 雑誌名: 航空宇宙技術 巻: 11 号: 0 ページ: 51-56
  • DOI: 10.2322/astj.11.51
  • NAID: 130002140515
  • ISSN: 1884-0477
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/astj/11/0/11_0_51/_article/-char/ja/
  • 査読あり
• [雑誌論文] 可視化イオンエンジンによるイオン抽出系評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典、中野正勝
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告イオン加速グリッド耐久認定用数値解析JIEDI(JAXA Ion Engine Development Initiatives)ツールの研究開発ワークショップ論文集 ページ: 60-65
  • URL: http://repository.tksc.jaxa.jp/dr/prc/japan/contents/AA0064642000/64642000.pdf?IS_STYLE=jpn
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Visualization of Ion Thruster Discharge and Beam Extraction (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nakayama
  • 雑誌名: JSASS Space Tech. Japan 巻: 7
  • NAID: 130000151844
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/tstj/7/ists26/7_ists26_Pb_29/_article
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Visualization of Ion Thruater Discharge and Beam Extraction (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nakayama
  • 雑誌名: Transactions of the JSASS, Space Technology Japan Vol.7
  • 査読あり
• [学会発表] 可視化イオンエンジンにおける中性粒子分布計測の試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典
  • 学会等名: 平成23年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(神奈川県)
  • 年月日: 2012-01-20
• [学会発表] 可視化イオンエンジンにおける中性粒子分布計測の試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典
  • 学会等名: 平成23年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所(神奈川県)
  • 年月日: 2012-01-20
• [学会発表] イオンビーム軌道計算コード検証用の可視化計測結果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館(愛媛県)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] イオンビーム軌道計算コード検証用の可視化計測結果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 県民文化会館(愛媛県)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] Validation Data for Ion Thruster Beam Optics Simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nakayama
  • 学会等名: 32nd International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Wiesbaden Kurhaus(Wiesbaden, Germany)
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Validation Data for Ion Thruster Beam Optics Simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakayama
  • 学会等名: 32nd International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Wiesbaden (Germany)
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Experimental and Numerical Evaluation of Multi-Ion-Beam Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Nakayama
  • 学会等名: 47th AIAA Joint Propulsion Conference
  • 発表場所: San Diego Convention Center(San Diego, USA)
  • 年月日: 2011-08-12
• [学会発表] Numerical Tool for Lifetime Evaluation of Ion Thrusters Ion Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikkoh Funaki、Yoshinori Nakayama
  • 学会等名: 47th AIAA Joint Propulsion Conference
  • 発表場所: San Diego Convention Center(San Diego, USA)
  • 年月日: 2011-08-12
• [学会発表] Experimental and Numerical Evaluation of Multi-Ion-Beam Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakayama
  • 学会等名: 47th AIAA Joint Propulsion Conference
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2011-08-02
• [学会発表] A Numerical Tool for Lifetime Evaluation of Ion Thruster's Ion Optics (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Funaki
  • 学会等名: 47th AIAA Joint Propulsion Conference
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2011-08-02
• [学会発表] イオンビーム軌道の2次元可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典、岩崎純一
  • 学会等名: 第51回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 広島YMCAホール(広島県)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] 可視化イオンエンジンによるビーム軌道計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩崎純一、中山宜典
  • 学会等名: 平成22年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所(神奈川県)
  • 年月日: 2011-01-21
• [学会発表] 可視化イオンエンジンによるビーム軌道計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩崎純一, 中山宜典
  • 学会等名: 平成22年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: ISAS/JAXA(神奈川県)
  • 年月日: 2011-01-21
• [学会発表] 不均一プラズマに対するイオンエンジンビーム軌道の2次元的評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山宜典、岩崎純一、小栗崇督
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター(静岡県)
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] 2次元可視化イオンエンジンの大型化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩崎純一、中山宜典
  • 学会等名: 平成21年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部(神奈川県)
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 2次元可視化イオンエンジンの大型化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩崎純一、中山宜典
  • 学会等名: 平成21年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: ISAS/JAXA(神奈川県)
  • 年月日: 2010-01-14
• [備考] 本課題研究代表者ホームページアドレス(検証用可視化データPDFへのリンク元):
  • URL: http://www.nda.ac.jp/cc/aerospace/lab/Propulsion/fc_nakayama.html
• [備考] 研究成果詳細を記載した学会発表論文(3)はERPS(Electric Rocket Propulsion Society)を通じて、公開済(購読料不要にてダウンロード可能) ERPSアドレス:
  • URL: http://erps.spacegrant.org/
• [備考] 論文掲載アドレス:
  • URL: https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Ferps.spacegrant.org%2Fuploads%2Fimages%2Fimages%2Fiepc_articledownload_1988-2007%2F2011index%2FIEPC-2011-055.pdf