| 研究課題/領域番号 |
07305041
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
吉川 孝雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (00029498)
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| 研究分担者 |
土屋 和雄 京都大学, 工学部, 教授 (70227429)
藤原 俊隆 名古屋大学, 工学部, 教授 (90023225)
西田 迪雄 九州大学, 工学部, 教授 (10025968)
荒川 義博 東京大学, 工学部, 教授 (50134490)
田原 弘一 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (20207210)
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| キーワード | 電気推進 / 宇宙推進 / アークジェット推進機 / MPD推進機 / イオン推進機 / ホール推進機 / プラズマ流 / 宇宙ミッション |
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| 研究概要 |
電気推進機は電気エネルギーを利用して推進剤を加熱するという点では共通であるが、その加熱・加速方法の相違により固有の特徴がある。ここでは将来の宇宙開発をにらんで、主としてアークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機を取り上げ、電離・解離機構を解明し推進性能の向上を目指すと共に、電源・推進剤供給系を含む電気推進システムの軽量化、最適化を計る。ハード面の研究だけでなく人工衛星の姿勢制御、構造物の軌道間輸送、惑星探査ミッションなどで電気推進機の特徴を生かしたミッションを提案する。また電気推進ミッション共通の課題である噴出したプラズマプルームと宇宙船との干渉、電磁干渉など周囲の環境への影響を取り上げる。さらにミッション計画者が電気推進を利用しやすくするため、利用方法、利点、宇宙船との適合性、サブシステムなどをデータベース化して提示する。
本年度の研究として、アークジェット推進機、MPD推進機、イオン推進機、ホール推進機それぞれの放電・加速機構、プルーム構造、その宇宙船との干渉現象が調べられた。アークジェット推進機に関しては、300Wと1kWの低電力レベルの推進性能と本体の熱特性が明らかにされ、さらに実際のミッションでの問題点が指摘された。MPD推進機の研究では、外部磁場印加時の推力特性とその一般化された推力原理、2流体モデル・熱力学的非平衡を仮定した数値解析によって流れ場の構造が明らかにされた。イオン推進機推進機に関しては、リングカスプ型イオン推進機、RFイオン推進機、マイクロ波イオン推進機の基本作動特性が測定され、最適設計のための指針が提案された。ホール推進機では、加速ダクト長が推力特性に与える影響が調べられ、推進性能予測のためのモデル化がなされた。また、宇宙環境関連では、宇宙機材料への電気推進プラズマプルームの照射実験が行われ材料の劣化現象が観察され、そのプラズマ噴出過程の数値シミュレーションも行われた。さらに、システム・ミッション研究では、電気推進機の特徴を生かした最適軌道解析の手法が提案され、深宇宙探査ミッションの軌道解析が行われた。
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