太陽風アシストによるプラズマセイル‐磁気ノズル複合推進機の性能最適化と実証実験

• 研究課題/領域番号: 24760669
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 明石工業高等専門学校
• 研究代表者: 梶村 好宏 明石工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (20403941)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013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); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 電気推進 / 磁気ノズル / 磁気プラズマセイル / 数値シミュレーション / ハイブリッド粒子シミュレーション / 宇宙推進 / プラズマセイル / 3次元ハイブリッドモデル

研究概要

本研究では、近年、実用化に向けた研究が進められている磁気ノズルスラスターと太陽風から磁気帆を介して推進力を得る磁気プラズマセイルの推進技術を融合した「プラズマセイル-磁気ノズル複合推進機」を提案し、実証実験を行う。はじめに、推進性能を最適化する為の3次元数値シミュレーションを行い、次にその結果を利用して、地上真空チェンバー実験による直接推力測定を行い、推進機の性能実証を行った。数値解析による最適化パラメータを用いて実験を行った結果、提案した「プラズマセイル-磁気ノズル複合推進機」の推進力は、磁気ノズルの推力に対し、約３倍に増加することを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulation of Dipolar Magnetic Field Inflation by Equatorial Ring-current (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui, M. Matsumoto, H. Yamakawa
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res 巻: 9 ページ: 2405008-2405008
  • URL: http://www.jspf.or.jp/PFR/PDF/pfr2014_09-2405008.pdf
• [雑誌論文] Numerical Simulation of Dipolar Magnetic Field Inflation due to Equatorial Ring-Current (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Kajimura, Ikkoh Funaki, Iku Shinohara, Hideyuki Usui, Masaharu Matsumoto and Hiroshi Yamakawa
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 号: 0 ページ: 2405008-2405008
  • DOI: 10.1585/pfr.9.2405008
  • NAID: 130005078553
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Use of Dipole Plasma Equilibrium for Magnetic Sail Spacecraft (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Funaki, Y. Kajimura, Y. Ashida, H. Nishida, Y. Oshio, I. Shinohara, H. Yamakawa
  • 雑誌名: Transactions of Fusion Science and Technology 巻: Vol.63, No.1T ページ: 168-171
• [雑誌論文] Thrust Performance of a Magneto Plasma Sail with a Magnetic Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro KAJIMURA, Ikkoh FUNAKI, Kazuma UENO, Yuya OSHIO and Hiroshi YAMAKAWA
  • 雑誌名: Proceedings of ISTS 巻: ISTS-2013-b-06
  • NAID: 40020209196
  • URL: http://archive.ists.or.jp/upload_pdf/2013-b-06.pdf
• [雑誌論文] Thrust Performance of a Magneto Plasma Sail with a Magnetic Nozzle. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro KAJIMURA, Ikkoh FUNAKI, Kazuma UENO, Yuya OSHIO and Hiroshi YAMAKAWA
  • 雑誌名: Proceedings of ISTS 巻: ISTS-2013-b-06 ページ: 186-196
  • NAID: 40020209196
• [雑誌論文] プラズマセイル－磁気ノズル融合推進機の性能最適化と推力測定実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶村好宏
  • 雑誌名: 第57回宇宙科学技術連合講演会論文集 巻: 1I08 ページ: 1-6
  • NAID: 40020209196
• [雑誌論文] 3次元ハイブリッド粒子モデルおよび地上実験による磁気セイルの推力評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶村好宏、船木一幸、篠原育、上野一磨、臼井英之、山川宏
  • 雑誌名: 第53回航空原動機・宇宙推進講演会論文集 巻: JSASS-2013-0076 ページ: 1-7
• [雑誌論文] Thrust and Attitude Evaluation of Magnetic Sail by Three-Dimensional Hybrid Particle-in-Cell Code (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui, M. Matsumoto and H. Yamakawa
  • 雑誌名: J. Propul. Power 巻: 28 号: 3 ページ: 652-663
  • DOI: 10.2514/1.b34334
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D Hybrid Simulation of Pure Magnetic Sail on Ion Inertial Scale in Laboratory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, M. Matsumoto, I. Shinohara, H. Usui, K. Ueno, Y. Oshio and H. Yamakawa
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 10 号: ists28 ページ: Pb_51-Pb_57
  • DOI: 10.2322/tastj.10.Pb_51
  • NAID: 130002136908
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり
• [学会発表] Numerical Simulation of Plasma Flow around a Magnetized Plasma Sail with a magnetic Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, K. Ueno, Y. Oshio, H. Yamakawa
  • 学会等名: 2013 Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC'13)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan(HGb-3)
  • 招待講演
• [学会発表] Thrust Performance of a Magneto Plasma Sail with a Magnetic Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Kajimura, Ikkoh Funaki, Kazuma Ueno, Yuya Oshio, Hiroshi Yamakawa
  • 学会等名: 29th ISTS
  • 発表場所: Nagoya(2013-b-06)
• [学会発表] プラズマセイル-磁気ノズル融合推進機の性能最適化と推力測定実 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶村好宏
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: (1I08)
• [学会発表] Numerical Simulation of Plasma Flow around a Magnetized Plasma Sail with a magnetic Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, K. Ueno, Y. Oshio, H. Yamakawa
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC'13), HGb-3
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Thrust Performance of a Magneto Plasma Sail with a Magnetic Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Kajimura, Ikkoh Funaki, Kazuma Ueno, Yuya Oshio, Hiroshi Yamakawa
  • 学会等名: 29th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Numerical Simulation of Dipolar Magnetic Field Inflation by Equatorial Ring-current (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajimura, I. Funaki, I. Shinohara, H. Usui, M. Matsumoto, H. Yamakawa
  • 学会等名: 22nd International Toki Conference, P4-6
  • 発表場所: Toki
• [学会発表] ダイポール磁場中へのプラズマ放出によるプラズマセイルの磁気帆拡大 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶村好宏,船木一幸,篠原育,松本正晴,臼井英之,芦田康将,山川宏
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会,3J14
  • 発表場所: 大分県別府コンベンションセンター
• [備考] ホームページアドレス
  • URL: http://www.akashi.ac.jp/contents/Electric/kajimura/research.html
• [備考] プラズマセイル－磁気ノズル融合推進機の性能最適化と推力測定実験
  • URL: http://www.akashi.ac.jp/contents/Electric/kajimura/research.html