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2013 年度 研究成果報告書

ヘリコン源を用いた先進的無電極プラズマロケットエンジンの研究開発

研究課題

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研究課題/領域番号 21226019
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京農工大学 (2010-2013)
九州大学 (2009)

研究代表者

篠原 俊二郎  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10134446)

研究分担者 谷川 隆夫  東海大学, 総合科学技術研究所, 教授 (70207174)
羽田 亨  九州大学, 大学院総合理工学研究院, 教授 (30218490)
船木 一幸  宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50311171)
西田 浩之  東京農工大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60545945)
連携研究者 山形 幸彦  九州大学, 大学院総合理工学研究院, 准教授 (70239862)
井 通暁  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00324799)
高橋 和貴  東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
大西 直文  東北大学, 工学研究科, 准教授 (20333859)
桑原 大介  東京農工大学, 大学院工学研究院, 助教 (60645688)
研究期間 (年度) 2009-05-11 – 2014-03-31
キーワード航空宇宙工学 / プラズマ・核融合 / ロケット / ヘリコンプラズマ / 無電極 / 加速 / モデル化 / 熱流体工学
研究概要

電気推進法は化学推進法より燃費が良い(高比推力)が、プラズマ生成・加速で電極がプラズマと接触する損耗で短寿命となる点があり、本研究ではこれを克服するため完全無電極で行った。
ヘリコン源開発と特性を評価した:74(0.3)cmの世界最大径(最小径)達成や生成効率則を確立し、ヘリコン波とTG波の役割を評価した。多数の加速スキームを提案した:ヘリコン源単独で最大比推力3,000秒、最大推力電力比16 mN/kWとなり、RMF法で励起磁場浸透やイオン速度上昇があった。REFやPA/ICRなどの手法も進めた。レーザー誘起蛍光法や高分解分光等の2次元計測、種々のスラストスタンド開発も行った。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 2012 2010 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Development of Electrodeless Plasma Thrusters with High-Density Helicon Plasma Sources2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara, H. Nishida, T. Tanikawa, T. Hada, I. Funaki, K. P. Shamrai
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Plasma Sci

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Direct Thrust Measurement System for the Completely Electrodeless Helicon Plasma Thruster2014

    • 著者名/発表者名
      D. Kuwahara, Y. Koyama, S. Otsuka, T. Ishii, H. Ishii, H. Fujitsuka, S. Waseda, S. Shinohara
    • 雑誌名

      Plasma Fus. Res

      巻: Vol 9 ページ: 3406025 1-4

    • DOI

      10.1585/pfr.9.3406025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Very Small-Diameter, Inductively Coupled Plasma Device2013

    • 著者名/発表者名
      D. Kuwahara, A. Mishio, T. Nakagawa, S. Shinohara
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum

      巻: Vol.84, No.10 ページ: 103502 1-4

    • DOI

      10.1063/1.4823524

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Modeling of Electrodeless Electric Thrusters by Ion Cyclotron Resonance / Ponderomotive Acceleration2013

    • 著者名/発表者名
      F. Otsuka, T. Hada, S. Shinohara, T. Tanikawa, T. Matsuoka
    • 雑誌名

      Plasma Fus. Res

      巻: Vol.8 ページ: 2406067 1-7

    • DOI

      10.1585/pfr.8.2406067

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Low-Aspect Ratio, Large-Diameter, High-Density Helicon Plasmas with Variable Axial Boundary Conditions2012

    • 著者名/発表者名
      T. Motomura, S. Shinohara, T. Tanikawa, K. P. Shamrai
    • 雑誌名

      Phys. Plasmas

      巻: Vol.19, No.10 ページ: 043504 1-12

    • DOI

      10.1063/1.3701558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One Dimensional Modelling of Radio Frequency Electric Field Penetration into Magnetized Plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuoka, T. R. Rudenko, I. Funaki, K. P. Shamrai, T. Nakamura, H. Nishida, T. Tanikawa, T. Hada, S. Shinohara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: Vol.51, No.10 ページ: 096201 1-7

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.096201

    • 査読あり
  • [学会発表] Characterization of High-Density Helicon Plasma Sources and Application to Electrodeless Plasma Thrusters2013

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara, T. Tanikawa, T. Hada, I. Funaki, H. Nishida, F. Otsuka, D. Kuwahara, K. P. Shamrai
    • 学会等名
      2013 Asia Pacific Radio Science Conf. (AP-RASC2013)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-09-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of Developed High-Density Helicon Plasma Sources and Helicon Electrodeless Advanced Thruster (HEAT) Project2013

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara, H. Nishida, T, Tanikawa, T. Hada, I. Funaki, K. P. Shamrai
    • 学会等名
      IEEE Pulsed Power & Plasma Science (PPPS 2013)
    • 発表場所
      San Francisco, U.S.A.
    • 年月日
      2013-06-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Research and Development of High-Density Helicon Plasma Sources and Their Application to Electrodeless Advanced Thrusters2012

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara
    • 学会等名
      The 8th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2012-01-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 高密度ヘリコンプラズマの物理現象とその応用研究2010

    • 著者名/発表者名
      篠原俊二郎
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2010-09-25
    • 招待講演
  • [学会発表] High Density Helicon Plasma Sources : Development and Application2010

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara
    • 学会等名
      37th European Physical Society Conf. on Plasma Phys
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2010-06-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Characterization of High- Density Helicon Plasma Sources and Their Application to Electrodeless Plasma Thrusters2010

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara
    • 学会等名
      10th Asia-Pacific Conf. on Plasma Sci. Technol. (APCPST) & 23rd Symp. on Plasma Science for Materials (SPSM)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2010-06-06
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~sinohara/

  • [備考] 篠原俊二郎、谷川隆夫、K. P. Shamrai、高密度ヘリコン波プラズマの物理現象と高崖的応用の研究、平成22年度文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門) 受賞

URL: 

公開日: 2015-06-25  

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