2014 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波放電型イオンエンジンの内部プラズマの動的制御による性能向上に関する研究
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23560962
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| Research Institution | Nishinippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鷹尾 良行 西日本工業大学, 工学部, 教授 (60206711)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 推進・エンジン / 航空宇宙工学 / ロケット / 宇宙推進 / イオンエンジン / マイクロ波放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波放電型イオンエンジンは、磁場を形成し推進剤ガスを導入した放電室内にアンテナを通してマイクロ波を放出し、ECR（電子サイクロトロン共鳴）を利用してプラズマを発生させ、エンジン前面に取り付けた静電グリッドでプラズマ内のイオンを引出し加速することで推力を発生する構造である。従って、放電室内の磁場（背景磁場）は、イオンエンジン内部のプラズマ生成領域とプラズマ形状に大きく影響を与える。更に、マイクロ波によるプラズマ点火は、ECR領域にマイクロ波で強電場を生成することにより効果的に行われる。この様にプラズマの点火性を向上するためには、マイクロ波放出用アンテナの近傍にECR領域を生成することが有効であるが、一方では磁場形状を調整し静電グリッド全面に広がる高密度プラズマの生成がイオンエンジンの性能向上に必要である。
本研究では、背景磁場の配位を動的に変化させることにより、マイクロ波放電型イオンエンジンの放電室内部でのプラズマ点火性とイオン引き出し効率を向上し、高性能イオンエンジンを開発することを目標としている。
本年度は、これまでの本研究の遂行において、設計、製作した5cm級の可変磁場型マイクロ波放電型イオンエンジンの性能試験を引き続き実施し、成果のまとめを行った。具体的には、新たに静電場形状およびコンダクタンスの異なるMo製静電グリッド用いて、放電室内からのイオン引き出し電流を測定し性能評価を行った。加えて、更なる性能向上のための磁場変更装置についての設計を行った。イオンエンジンのプラズマ点火性能は、可動磁石の移動による背景磁場の変化により格段に向上させることが出来た。プラズマの展開については、可動磁石の移動によるプラズマ形状の変化が観察された。
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