| 研究概要 |
マイクロ波励起電熱加速型マイクロプラズマスラスタについて,その具現化・実用化と,マイクロプラズマに特徴的な反応場と流れ場の競合現象の解明とその制御方法の創出をめざし,数値解析モデル(マイクロプラズマ生成・維持,マイクロノズル流れ,スラスタ推進性能),実験モデル(マイクロプラズマ源,マイクロノズル),および微小推力測定法の高度化をはかった.具体的には,[1]マイクロプラズマ生成・維持とマイクロノズル流れについて,プラズマ源におけるマイクロ波とプラズマとの相互作用には有限差分時間領域(FDTD)法を適用するとともに,プラズマ源からノズルに至る全領域に2温度流体方程式(プラズマ源では亜音速流れ,ノズルでは超音速流れ)を適用し,反応場と流れ場の自己無撞着な数値解析モデルを構築した.また,プラズマ源のプラズマパラメータの空間分布と流れ(亜音速流れ)の影響について考察した.[2]マイクロプラズマ源のプラズマパラメータについて,発光分光法を用い,水素原子H_βスペクトル線のシュタルク拡がりを解析して,Arガス圧力20〜50kPaの場合,プラズマ電子密度がne=7〜12×10^<13>cm^<-3>程度であることを明らかにした.さらに,[3]微小推力測定について,スラスタのジェットプルームが当たるターゲット構造に改良を加え,プルーム粒子のターゲットでの跳ね返りによる測定誤差を低減した.また,形状の異なる(スロート径0.1〜0.2mm,長さ1〜1.5mm)3種類のマイクロノズルを製作し,ノズル形状と推進性能との関係について,数値解析結果とほぼ一致することを実証した.
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