次世代宇宙推進機のための大電流ホローカソードの研究

2016 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 26820377
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 窪田 健一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (10723364)
• 研究協力者: 大塩 裕哉 東京農工大学, 工学部・機械システム工学学科, 特任助教 (80711233) ; 渡邊 裕樹 首都大学東京, システムデザイン研究科・航空宇宙システム工学域, 助教 (30648390) ; 張 科寅 宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門・数値解析技術研究ユニット, 研究開発員 (40710596) ; 大川 恭志 宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門・第二研究ユニット, 主任研究開発員 (20415920) ; 船木 一幸 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所・飛翔工学研究科, 准教授 (50311171)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: electric propulsion / hollow cathode / simulation / hybrid-PIC

研究成果の概要

ホローカソード（H/C）内外のプラズマ流れをイオンを粒子、電子を流体で扱うHybrid-PIC(Particle In Cell)モデルにより定式化し、コードを開発した。先行研究と同条件で解析した結果、H/C内部の密度分布は定量的にもよい一致を示し、本モデルの妥当性を示すことができた。独自の実験データ入手のためH/Cを製作し、単体作動試験も実施した。10-50Aの範囲で電流を変化させた結果、流量30 sccm以上で放電モードの遷移が観測された。得られた放電条件でプラズマ解析を実施し、得られた熱流束を用いた熱解析も実施したところ、主にイオン衝突により自己加熱が維持されることが明らかになった。

自由記述の分野

宇宙推進工学