Investigation of interference physics and optimization of interference anode-layer cluster using racetrack-shaped heads

使用跑道形头研究干扰物理和干扰阳极层簇的优化

• 批准号: 22H01679
• 负责人: 宮坂 武志
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01679/
• 关键词: 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

トリプルプローブ、イオンプローブ、エミッシブプローブから構成される高速掃引プローブシステムを構築し、キセノンを推進剤とした場合のレーストラック形状ヘッド２基による干渉効果実験評価と単体作動によるレーストラック形状特有のプルーム形状特性の評価を実施した。またFull-PIC法による数値解析により、レーストラック形状ヘッド内部の解析による性能向上指針の導出および周方向の非一様性が及ぼす電子特性への影響についての評価、干渉場解析コードの開発を進めた。その結果、レーストラック形状の半円部と直線部とのプルーム特性の比較によりレーストラック形状効果がプルーム、特にイオン流束分布に影響を及ぼしていることを明らかにした。また、主に数値解析結果により電子特性の周方向の非一様性が存在する可能性を指摘し、そのことがプルームへの影響として現れる可能性を示した。この結果は２基作動時において単に円環上ヘッドよりも強干渉場が得られるだけでない効果が表れることを示唆しており、２基作動評価時の条件設定だけでなく、この効果を陽的に取り入れることによる性能向上の可能性を示している。また、ヘッド内数値解析により陽極形状が推進性能に及ぼす影響を予測し、実験に適用するなど性能向上化の検討を開始した。２基作動評価ではレーストラック形状を用いることで、磁場の印加方向の組み合わせが放電特性、推進性能に及ぼす影響をより明確に得ることができた。

构建了由三重探针、离子探针和发射探针组成的高速扫频探针系统，并实验评估了以氙气为推进剂和羽流特有的情况下两个跑道形头的干涉效果。通过单机操作对跑道形状进行了形状特性评价。此外，通过使用Full-PIC方法的数值分析，我们通过分析跑道形磁头的内部得出了性能改进指南，评估了周向不均匀性对电子特性的影响，并着手开发干扰场分析代码。结果，通过比较跑道形状的半圆形部分和直线部分之间的羽流特性，发现跑道形状效应影响羽流，尤其是离子通量分布。此外，我们主要通过数值分析结果指出了电子特性周向不均匀的可能性，并表明这可能表现为对羽流的影响。该结果表明，当操作两个单元时，除了简单地获得比环形头更强的干扰场之外，还存在其他效果，并且重要的是，不仅在评估两个单元的操作时设置条件，而且明确评估这种效果这表明将其合并到系统中可以提高性能。我们还通过机头数值分析预测了阳极形状对推进性能的影响，并开始研究通过将其应用于实验来提高性能的方法。通过在两台机组运行评估中使用跑道形状，我们能够更清楚地了解磁场施加方向组合对放电特性和推进性能的影响。