ホールスラスタの放電振動と協調可能な電源の開発

• 研究課題/領域番号: 26289324
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (40380711)
• 研究分担者: 中島 秀紀 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (60112306)
• 研究協力者: アザール ヤリン Colorado State University, Mechanical engineering, 教授
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 推進・エンジン / プラズマ / ホールスラスタ / 振動現象 / 協調電源 / ニューラルネットワーク / プラズマ振動 / プラズマ計測 / 人工衛星 / ロケット / 電気推進 / 放電振動 / トムソン散乱

研究成果の概要

電気推進の一つであるホールスラスタは，人工衛星の小型化および高機能化を強力に推進するため，NASAの小惑星タッチダウン計画のメインエンジンの候補に挙げられるなど，各国で競って研究開発が進められている．ホールスラスタの克服すべき課題として，放電振動が挙げられる．この放電振動現象に関して，振動の抑制から振動との協調へと発想の転換を行い，本放電振動を許容しつつも制御可能な電源を開発し，放電振動の制御を目指した電源を開発すべく，ホールスラスタのモデル化や協調電源の推進性能に及ぼす影響を調査した．

研究成果

• [国際共同研究] Colorado State University(米国)
• [雑誌論文] Hall thruster development for Japanese space propulsion programs (2017)
  • 著者名/発表者名: Yushi Hamada, Junhwi Bak, Rei Kawashima, Hiroyuki Koizumi, Kimiya Komurasaki, Naoji Yamamoto, Yusuke Egawa, Ikkoh Funaki, Shigeyasu Iihara, Shinatora Cho, Kenichi Kubota, Hiroki Watanabe, Kenji Fuchigami, Yosuke Tashiro, Yuya Takahata, Tetsuo Kakuma, Yusuke Furukubo, Hirokazu Tahara,
  • 雑誌名: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan 巻: 印刷中
  • NAID: 130006059281
  • 査読あり
• [雑誌論文] 5kW級ホールスラスタRAIJINの性能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱田 悠嗣, 朴 俊輝, 小紫 公也, 江川 雄亮, 山本 直嗣, 高畑 侑弥, 角間 徹生, 古久保 裕介, 田原 弘一
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 65 号: 2 ページ: 82-86
  • DOI: 10.2322/jjsass.65.82
  • NAID: 130005549044
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Aluminum Erosion Rate by Cavity Ring-Down Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yamaguchi, Atsushi Kibe, Naoji Yamamoto, Taichi Morita, Hideki Nakashima
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pb_111-Pb_116
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pb_111
  • NAID: 130005172055
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thrust Performance in a 5 kW Class Anode Layer Type Hall Thruster (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Kohei Takase, Yuya Hirano, Kimiya Komurasaki, Akira Kakami, Ryudo Tsukizaki, Satoshi Hosoda, Hitoshi Kuninaka, Shigeru Yokota,
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pb_183-Pb_187
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pb_183
  • NAID: 130005331201
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thrust Performance in Hall Thruster with Pulsating Operation (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Takumi Ito, Haruki Takegahara, Hiroki Watanabe, Taichiro Tamida, Hiroyuki Osuga
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 14 号: ists30 ページ: Pb_173-Pb_176
  • DOI: 10.2322/tastj.14.Pb_173
  • NAID: 130006902263
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Erosion rate measurement in ion thrusters using Cavity Ring-Down Spectroscopy technique (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, A. Kibea, N. Yamamoto, T. Morita, H. Nakashima and M. Nakano
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 11 号: 01 ページ: C01079-C01079
  • DOI: 10.1088/1748-0221/11/01/c01079
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a Novel Power Processing Unit for Hall Thrusters (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Haruki Takegahara, Junichiro Aoyagi, Kyoichi Kuriki,Taichiro Tamida, and Hiroyuki Osuga
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE 巻: 43 号: 1 ページ: 158-164
  • DOI: 10.1109/tps.2014.2370066
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Performance Improvement of Hall Thrusters Using a Pulse-Synchronous Driver System (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichiro Tamida, Hiroyuki Osuga,Naoji Yamamoto,Haruki Takegahara, Junichiro Aoyagi, and Kyoichi Kuriki
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: - 号: 3 ページ: 956-961
  • DOI: 10.2514/1.b35273
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ホールスラスタの制御におけるニューラルネットワークの適用可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 淵上太貴，江川雄亮，森田太智，山本直嗣
  • 学会等名: 日本本航空宇宙学会 第５７回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館、沖縄
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 電気推進機のプルーム領域の物理量計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本政隆，山本直嗣，森田太智，中島秀紀
  • 学会等名: 日本本航空宇宙学会 第５７回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館、沖縄
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] Optimization of the Voltage Waveform Applied to a Hall Thruster (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Ichimaru
  • 学会等名: 18th Cross Straits Symposium
  • 発表場所: 上海、中華人民共和国
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Magnetic Field Configuration and Anode configuration on 5 kW Class Anode layer type Hall thruster (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Egawa, Naoji Yamamoto, Kohei Takase, Hirotaka Fuchigami, Taichi Morita,Hideki Nakashima,Kimiya Komurasaki, Yushi Hamada
  • 学会等名: 67th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Guadalajara, Mexico
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of Electron and Neutral Atom Density Downstream of an Electric Propulsion (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto , Masataka Iwamoto , Taichi Morita and Hideki Nakashima
  • 学会等名: 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference,
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Magnetic Field Configuration on Thrust Efficiency in Anode layer type Hall Thrusters (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Egawa, Naoji Yamamoto, Kohei Takase,Tomohiro Ichimaru, Hirotaka Fuchigami, Taichi Morita,Hideki Nakashima
  • 学会等名: The 8th Asian Joint Conference on Propulsion and Power
  • 発表場所: Takamatasu,kagawa
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロ波放電式中和器のプラズマ計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野和彦, 岩本政隆, 森田太智,山本直嗣,中島秀紀
  • 学会等名: H27年度 宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県、JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 2016-01-14
• [学会発表] アノードレイヤ型ホールスラスタの推進性能に対する陽極形状依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江川 雄亮, 山本 直嗣,高瀬 紘平
  • 学会等名: H27年度 宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川県、JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 2016-01-14
• [学会発表] ホールスラスタの周波数特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 市丸智裕，山本直嗣，伊藤 匠，中島秀紀，竹ヶ原春貴，渡邊裕樹，栗木恭一，大須賀弘行，民田太一郎
  • 学会等名: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: かごしま県民交流センター
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] Erosion Rate Measurement in Ion Thrusters Using Cavity Ring-Down Spectroscopy technique (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, A Kibe, N Yamamoto, T Morita, H Nakashima, M Nakano
  • 学会等名: 17th International Symposium on LASER-AIDED PLASMADIAGNOSTICS
  • 発表場所: Gateaux Kingdom Sapporo in Hokkaido
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Thrust Performance in a 5 kW Class Anode Layer Type Hall Thruster (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Kohei Takase, Akira kakami, Yuya Hirano, Kimiya Komurasaki, Ryudo Tsukizaki, Satoshi Hosoda, Hitoshi Kuninaka, Shigeru Yokota
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS), 34th International Electric Propulsion Conference (IEPC) & 6th Nano-Satellite Symposium(NSAT)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-10
• [学会発表] Thrust Performance in Hall thruster with pulsating operation (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto, Takumi Ito, Haruki Takegahara, Hiroki Watanabe, Kyoichi Kuriki, Taichiro Tamida, Hiroyuki Osuga
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS), 34th International Electric Propulsion Conference (IEPC) & 6th Nano-Satellite Symposium(NSAT)
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-10
• [学会発表] Thrust Performance in Hall Thruster with Pulsating Operation (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoji YAMAMOTO , Takumi ITO, Haruki TAKEGAHARA, Hiroki WATANABE,
  • 学会等名: Joint Conference: 30th ISTS, 34th IEPC & 6th NSAT
  • 発表場所: Kobe,hyogo
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of Aluminum Erosion Rate by Cavity Ring-Down Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi
  • 学会等名: Joint Conference: 30th ISTS, 34th IEPC & 6th NSAT
  • 発表場所: Kobe,hyogo
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Thrust Performance in a 5 kW Class Anode Layer Type Hall Thruster (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoji YAMAMOTO, Kohei TAKASE, Yuya HIRANO, Kimiya KOMURASAKI, Akira KAKAMI, Ryudo TSUKIZAKI, Satoshi HOSODA, Hitoshi KUNINAKA and Shigeru YOKOTA
  • 学会等名: Joint Conference: 30th ISTS, 34th IEPC & 6th NSAT
  • 発表場所: Kobe,hyogo
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] 5kW級アノードレイヤ型ホールスラスタの性能に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本 直嗣, 伊藤 匠,中島秀紀, 細田 聡史, 月崎 竜童
  • 学会等名: H26年度 宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2015-01-15 – 2015-01-16
• [学会発表] Plasma-materials interactions in spacecraft propulsion (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoji Yamamoto
  • 学会等名: Plasma conference 2014
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
• [学会発表] パルス重畳電源を用いたホールスラスタの性能調査及び回路モデルの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤匠,山本直嗣,中島秀紀,竹ヶ原春貴,栗木恭一,大須賀弘行,民田太一郎
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会講演集
  • 発表場所: 長崎ブリックホール
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 5kW級アノードレイヤ型ホールスラスタの熱解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高瀬紘平,伊藤匠,山本直嗣,中島秀紀
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会講演集
  • 発表場所: 長崎ブリックホール
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] キャビティリングダウン法を用いたグリッド損耗評価システムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木邊厚視,山口敦,山本直嗣,森田太智,中島秀紀
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会講演集
  • 発表場所: 長崎ブリックホール
  • 年月日: 2014-11-12
• [備考] ホールスラスタ
  • URL: http://art.aees.kyushu-u.ac.jp/research/Hall/Hall_j.html
• [備考] RAIJINプロジェクト
  • URL: http://art.aees.kyushu-u.ac.jp/research/Hall/inspace/index.html