| 研究課題/領域番号 |
12450393
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
荒川 義博 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50134490)
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| 研究分担者 |
犬竹 正明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90023738)
小林 鶴雄 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90215343)
小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (90242825)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2003
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| キーワード | レーザー推進 / 宇宙推進 / プラズマ / 推進機能 / Electric discharge |
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| 研究概要 |
本研究では、レーザー推進を実現させるための比例則を確立することを目的として、レーザープラズマを光学的プラズマ診断法により計測し、推進剤ガスのレーザー吸収・加熱特性、電離・励起反応、伝熱・エネルギー散逸等の物理現象を調べた。さらにレーザー推進機を試作して推進剤の種類とその流量、レーザー光出力など各種作動条件を変化させて推力を測ると同時に数値解析シミュレーションを行い、レーザー推進の基本性能を求め、前述の物理現象との関わりを調べた。はじめに推力の測定実験によって、比推力とエネルギー変換効率を求め、推進性能に関する基本特性を調べた。次にレーザープラズマの光学計測による診断を行い、電子温度、プラズマ密度とそれらの空間分布を求めた。さらにレーザープラズマの推進性能に及ぼす影響を調べた。レーザープラズマを平坦化させると推進剤ガスへの熱伝達が促進され推進性能が向上すること、特に多焦点レンズを用いて軸方向に長いレーザープラズマを生成すると最も高いエネルギー変換効率が得られた。また、レーザープラズマの振動(中心位置の時間的変化)を抑制することが広範囲の作動領域の確保にとって必要であることが分かった。これらの知見に基づいて性能測定実験を行ったところ、最終的にはレーザープラズマの安定維持と定常作動が達成され、アルゴンガスで比推力300秒が到達できた。この値は、水素換算で化学推進の3倍以上に相当し、レーザー推進の有用性が実証された。
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