多層コーティングによる電気推進機の寿命評価

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360415
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 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)
• 研究分担者: 小紫 公也 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (90242825) ; 小泉 宏之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (40361505)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 電気推進機 / ホールスラスタ / イオンエンジン / 寿命評価 / 薄膜コーティング

研究概要

電気推進機は一般に高比推力である一方,低推力であるため,長時間作動が必要とされ,推進機の寿命評価は実用化の上で最も重要な課題となっている.ホールスラスタの寿命評価や,推進機の長寿命化への指針を得るため,実験的な損耗量測定法の確立と,数値的な寿命解析モデルの構築を行った.損耗量測定法では,多層コーティングによりほぼリアルタイムに損耗を可視化する手法を確立した.また数値解析を用いて,損耗のメカニズムや,損耗低減に向けた指針を得ることができた.

研究成果

• [雑誌論文] 多層コーティング法におけるBNスパッタリング特性について (2011)
  • 著者名/発表者名: 細田誠也, 張科寅, 荒川義博, 他
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: 19-2巻 ページ: 151-154
  • URL: http://jglobal.jst.go.jp/public/20090422/201202231856621617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Lifetime Evaluation Method Using Multilayer Coating Method (2010)
  • 著者名/発表者名: S. cho, S. Yokota, Y. Arakawa, et al.
  • 雑誌名: Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan 巻: 8巻 ページ: 51-54
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/130000450575
  • 査読あり
• [雑誌論文] 発光分光法によるホール型推進機の壁面損耗評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金子亮太郎, 横田茂, 荒川義博, 他
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: 18-1巻 ページ: 37-42
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/40017301363
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of lifetime Evaluation Method Using Multilayer Coated Chips (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Cho, S. Yokota, Y. Fukushima, K. Hara, Y. Arakawa, K. Komurasaki, and A. Kobayashi
  • 雑誌名: Plasma Application & Hybrid Functionally Materials 巻: 18巻 ページ: 84
  • URL: http://jglobal.jst.go.jp/public/20090422/200902240039865397
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多層コーティング損耗速度計測法の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 張科寅, 横田茂, 原健太郎, 高橋大祐, 荒川義博, 小紫公也, 小林明
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: 17-2巻 ページ: 154-158
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/40017020605
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多層コーティングチップによる損耗速度計測
  • 著者名/発表者名: 張科寅, 横田茂, 福島靖博, 原健太郎, 荒川義博, 小紫公也, 小林明
  • 雑誌名: プラズマ応用科学 巻: 17-1巻 ページ: 63-66
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/40016816945
  • 査読あり
• [学会発表] 磁場形状によるホールスラスタの推進性能と寿命の改善に関する数値解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 張科寅,荒川義博, 他
  • 学会等名: 平成23年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川,日本
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Numerical Analysis of the Impact of Channel Wall Erosion on the Thruster Performance of a Laboratory Model Hall Thruster (2012)
  • 著者名/発表者名: S. cho, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2012
  • 発表場所: Xi' an, China
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Development of a 300 W class SPT-type Hall Thruster by Using Multilayer Coating Method and Numerical Simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: S. cho, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: The 19th Annual Meeting of IAPS
  • 発表場所: Taipei, China
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 小型ホールスラスタの推進性能及び壁面損耗評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 張科寅,横田茂,荒川義博, 他
  • 学会等名: 平成22年度宇宙輸送シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川,日本
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Channel Wall Erosion Modeling of a SPT-type Hall Thruster (2011)
  • 著者名/発表者名: S. cho, S. Yokota, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Experimental and Numerical Study on a Hall Thruster Insulator Erosion (2011)
  • 著者名/発表者名: S. cho, S. Yokota, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: 32nd International Electric Propulsion Conference
  • 発表場所: Wiesbaden, Germany
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 粒子法を用いた小型ホールスラスタの放電シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 張科寅,横田茂,荒川義博, 他
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 松山,日本
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 多層コーティング法における成膜BNのキセノンイオンに対するスパッタリング特性について (2011)
  • 著者名/発表者名: 細田誠也,張科寅,荒川義博, 他
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 松山,日本
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Erosion Measurement of a Hall Thruster Using Optical Emission Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yokota, R. Kaneko, S. Cho, K. Hara, D. Takahashi, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2010
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Improvement of Erosion Rate Measurement Using Multilayer Coated Chip (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Cho, S. Yokota, K. Hara, D. Takahashi, Y. Arakawa, K. Komurasaki, A. Kobayashi
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2010
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Hall Thruster Channel Wall Erosion Rate Characteristics Measurement by Multilayer Coating Chip (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Cho, S. Yokota, K. Hara, D. Takahashi, Y. Arakawa, K. Komurasaki, A. Kobayashi
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of IAPS
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Evaluation Method of Wall Erosion in Hall Thruster Using Optical Emission Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yokota, R. Kaneko, S. Cho, K. Hara, D. Takahashi, K. Komurasaki, Y. Arakawa
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of IAPS
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Hall Thruster Channel Wall Erosion Rate Measurement Method Using Multilayer Coated Chip (2010)
  • 著者名/発表者名: S. cho, S. Yokota, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
  • 発表場所: Nashville, USA
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Development of Cylindrical Hall Thruster (2010)
  • 著者名/発表者名: S. cho, S. Yokota, Y. Arakawa, et al.
  • 学会等名: 61th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Development of lifetime evaluation method using multilayer coating chip (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Cho, S. Yokota, K. Hara, D. Takahashi, Y. Arakawa, K. Komurasaki, and A. Kobayashi
  • 学会等名: 27th international Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20090000