超音速プラズマジェットによる材料表面の低温処理の研究

• 研究課題/領域番号: 23656543
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 田原 弘一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (20207210)
• 研究分担者: 上辻 靖智 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (00340604)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: プラズマジェット / 超音速 / 熱力学的非平衡 / 材料加工 / 表面処理 / 低温処理 / 溶射 / 超音速流

研究概要

数Torrの低圧環境で超音速プラズマジェットを噴射させると、プラズマ内部の化学反応が凍結し、化学非平衡・温度非平衡状態の非常に活性な状態が実現できる。この高速プラズマ流を用いると、活性なプラズマ状態を下流域の基板まで維持することが可能である。これまで低圧環境下で作動ガスに窒素、窒素・水素混合ガス、アンモニアを用いた超音速プラズマジェットの診断測定、それを用いた窒化処理を行ってきた。低い基板温度、短い処理時間で良好な窒化特性が得られた。本研究では、この極度の熱力学的非平衡状態にある超音速プラズマジェットを溶射に用いた。窒化チタンの反応性溶射を行い膜質を調べ、本溶射方法の有用性を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Research and Development of Steady-State Magnetoplasmadynamic Arcjet Thrusters with Permanent Magnets and Multi-Hollow Cathodes (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihide Koyama, Tomoya Suzuki, Taisuke Kubota and Hirokazu Tahara
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 巻: Vol.6, No.2 ページ: 45-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Long-Life Lightweight Arcjets (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nakata, Kiyoshi Kinefuchi, Satoshi Hosoda, Masahiro Kinoshita, Hirokazu Tahara and Hitoshi Kuninaka
  • 雑誌名: 33rd International Electric Propulsion Conference (33rd IEPC), George Washington University, Washington, D.C., USA 巻: EPC-2013-292 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Characteristics of Low-Power Arcjet Thrusters Using Low Toxicity Propellant HAN Decomposed Gas (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Matsumoto, Akira Iwakai, Fumihiro Inoue, Hirokazu Tahara, Taiichi Nagata and Ideo Masuda
  • 雑誌名: 33rd International Electric Propulsion Conference (33rd IEPC), George Washington University, Washington, D.C., USA 巻: IEPC-2013-095 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Characteristics of Steady-State MPD Thrusters with Permanent Magnets and Multi Hollow Cathodes for In-Space Propulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihide Koyama, Tomoya Suzuki, Taisuke Kubota and Hirokazu Tahara
  • 雑誌名: 33rd International Electric Propulsion Conference (33rd IEPC), George Washington University, Washington, D.C., USA 巻: IEPC-2013-094 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Characteristics of Direct-Current Arcjet Thrusters Using Clean Propellant "Hydroxyl Ammonium Nitrate" (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Ikeda, Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 巻: Vol.5, No.2 ページ: 73-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低毒性推進剤を用いたアークジェットスラスタの基礎作動実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田知行, 藤田雄也, 松本和真, 杉村勇也, 田原弘一, 渡辺陽介
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: Vol.20-1 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance Characteristics of Direct-Current Arcjet Thrusters Using Clean Propellant “Hydroxyl Ammonium Nitrate” (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Ikeda, Hirokazu Tahara and Yosuke Watanabe
  • 雑誌名: Frontier of Applied Plasma Technology 巻: 5 ページ: 73-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Applications of Direct-Current Arcjets in the Fields of Aerospace Engineering and Material Processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tahara and Tomoyuki Ikeda
  • 雑誌名: Plasma Application & Hybrid Functionally Materials 巻: 21 ページ: 21-22
  • 査読あり
• [学会発表] HAN系推進剤を用いた1-3kW級直流アークジェットスラスタの開発研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩階章, 井上史博, 松本和真, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 平成25年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所(神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2014-01-17
• [学会発表] グリーンプロペラントを用いた低電力アークジェットスラスタの性能特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上史博, 岩階 章, 松本和真, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 平成25年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所(神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2014-01-17
• [学会発表] 低電力直流アークジェットスラスタにおけるHAN系及び水推進剤の実用化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩階 章, 松本和真, 井上史博, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター「ビッグシップ」(鳥取県米子市)
  • 年月日: 2013-10-10
• [学会発表] HAN 系推進剤を用いた低電力アークジェットスラスタシステムの開発研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本 和真, 杉村 勇也, 藤田 雄也, 田原弘一, 長田 泰一, 増田井出夫
  • 学会等名: 第53回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 倉敷市芸文館(岡山県倉敷市)
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] 低毒性推薬分解ガスを用いた低電力直流アークジェットスラスタの性能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田雄也, 松本和真, 杉村勇也, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター(ビーコンプラザ)(大分県別府市)
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] HAN系推進剤を用いた1-3kW級直流アークジェットスラスタの開発研究
  • 著者名/発表者名: 岩階章, 井上史博, 松本和真, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 平成２５年度宇宙輸送シンポジウム, STCP-2013-070
  • 発表場所: ＪＡＸＡ宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
• [学会発表] グリーンプロペラントを用いた低電力アークジェットスラスタの性能特性
  • 著者名/発表者名: 井上史博, 岩階 章, 松本和真, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 平成２５年度宇宙輸送シンポジウム, STEP-2013-044
  • 発表場所: ＪＡＸＡ宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
• [学会発表] HAN系推進剤及びISS廃棄水を用いた低電力アークジェットスラスタの性能特性
  • 著者名/発表者名: 井上史博, 岩階 章, 松本和真, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 第５０回日本航空宇宙学会 関西・中部支部合同秋期大会, B7
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター（大阪府吹田市）
• [学会発表] 低電力直流アークジェットスラスタにおけるHAN系及び水推進剤の実用化
  • 著者名/発表者名: 岩階 章, 松本和真, 井上史博, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫, 野川雄一郎
  • 学会等名: 第５７回宇宙科学技術連合講演会, 2B08
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター「ビッグシップ」（鳥取県米子市）
• [学会発表] HAN系推進剤を用いた低電力アークジェットスラスタシステムの開発研究
  • 著者名/発表者名: 松本 和真, 杉村 勇也, 藤田 雄也, 田原 弘一, 長田 泰一, 増田井出夫
  • 学会等名: 第５３回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 倉敷市芸文館（岡山県）
• [学会発表] 電磁加速プラズマジェットによる高機能材料の作製
  • 著者名/発表者名: 田原 弘一
  • 学会等名: 大阪大学接合科学研究所 研究集会「プラズマ応用による高機能材料の作製とその評価」
  • 発表場所: 大阪大学接合科学研究所（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] HAN系推進剤及び水を用いた低電力直流アークジェットスラスタの性能特性
  • 著者名/発表者名: 松本和真, 杉村勇也, 藤田雄也, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫
  • 学会等名: 平成２４年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所（神奈川県）
• [学会発表] 低毒性推薬分解ガスを用いた低電力直流アークジェットスラスタの性能評価
  • 著者名/発表者名: 藤田雄也, 松本和真, 杉村勇也, 田原弘一, 長田泰一, 増田井出夫
  • 学会等名: 第５６回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター（大分県）
• [備考]
  • URL: http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html
• [備考] 宇宙推進工学研究室
  • URL: http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/jp/index-j.html
• [備考]
  • URL: http://www.oit.ac.jp/med/~tahara/top.html