| 研究課題/領域番号 |
19H02343
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
宮坂 武志 岐阜大学, 工学部, 教授 (60303666)
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| 研究分担者 |
朝原 誠 岐阜大学, 工学部, 助教 (40633045)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 推進・エンジン / 電気推進 / ロケット / 航空宇宙流体力学 / プラズマ計測 |
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| 研究実績の概要 |
今後の大規模宇宙ミッションに不可欠な大電力電気推進機の研究開発として、アノードレイヤ型ホールスラスタヘッド複数基から構成されるクラスタシステムの実用化に向け、ヘッド間干渉効果を積極的に用いて基数倍以上の高推進性能、安定作動範囲拡大の実現を目指し、高推進性能・長寿命が期待されるアノードレイヤ型について以下の測定を実施した。
(1)マグネチックレイヤ型研究で取得した知見を基にCircular形状アノードレイヤ型ヘッド２基からなるシステムを構築し、プルーム干渉による放電特性効果を明らかにした。また、外部磁場印加による推進効率の改善を達成した。
(2)大電力時に予想されるより強い干渉効果を実現するには、測定で利用している宇宙科学研究所の大型チャンバーでも難しい。そこで、現実的な真空環境下でより明確な干渉効果を評価するために、直線部を有するRacetrack形状ヘッドを開発した。まず、単体作動評価によりCircular形状との比較を実施した。その結果、低い磁束密度を持つ直線部の影響により、Circularに比べて低い推進効率が得られたが、外部磁場印加により、Circular形状に近い効率まで改善することができた。
(3)測定結果の評価・機構の解明を目的としたハイブリッドPICコードの開発を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
推進効率の向上を目的としたCircular形状アノードレイヤ型ヘッド２基からなるシステムの開発、および外部磁場印加により、目標に近い推進効率を達成することができた。また、本システムによりプルーム干渉による放電特性への影響を明らかにし、することができた。程度のを構築し、プルーム干渉による放電特性効果を明らかにした。また、外部磁場印加による推進効率の改善を達成し、プルームについても評価を行うことができた。
加えて、大電力時に予想されるより強い干渉効果を現実的な真空環境下で評価しその機構を解明することが期待されるRacetrack形状ヘッドの開発・単体評価を実施した。また、測定結果の評価・機構の解明を目的としたハイブリッドPICコードの改良を進めた。
このように、当初予定していたCircular形状の開発・測定、解析コードの改良に加え、より強い干渉効果が期待できるRacetrackの開発を実施することができたことから、当初の計画以上に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度により強い干渉効果が期待できるRacetrackの開発を実施することができたことから、このRacetrack形状について初年度の知見を基に真空環境に対応した２基システムを新たにに開発することで、明確な干渉効果の評価が実施できるものと期待でき、大電力時の知見が得られるものと期待している。
また、解析コードもRacetrack形状に対応した３次元化を行い、その機構の導出を目指す。
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