モジュール化が可能な小型マイクロ波放電型イオンエンジンの開発

可模块化的小型微波放电式离子发动机的开发

• 批准号: 17760638
• 负责人: 山本 直嗣
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760638/
• 关键词: ロケット; 航空宇宙工学; イオンエンジン; 小型人工衛星; イオンビーム源; プラズマ; マイクロ波; 惑星探査; プラズマ加工; 電子サイクロトロン共鳴

小型人工衛星用の小型マイクロ波放電型イオンエンジンの開発を目標として,前年度の成果をもとに研究を行った.前年度明らかになった性能のパラメータ依存性に関して,この相関関係を解明すべく,イオンエンジン内部のプラズマ状態を測定した.従来の静電プローブによる測定では内部に擾乱を与え測定が困難であるため,新たに可視化マイクロ波放電型イオンエンジンを設計・製作し,発光分光法により,プラズマ状態を測定した.これと並行して,マイクロ波を放出するアンテナを内部のプラズマ状態が測定できる測定子となるよう改良し,調査した.その結果,生成領域の形状依存性,及びプラズマ損失とエンジン形状の関係を解明した.これよりプラズマ生成・損失過程が明らかになり,設計指針を得ることができた.また,前年度に引き続き,放電室内の電磁界とプラズマ生成損失過程の解明のために,3次元非定常数値解析コードを作成し数値解析を行った.その結果,電子の振る舞いの磁場形状依存性が明らかになり,これは実験結果と矛盾しないものであった.中和器に関して,性能向上の指針を得るため,プラズマ諸量の計測を行った.その結果プラズマ密度は印可磁場が電子サイクロトロン共鳴磁場において最大となった.これらの知見をもとに,世界最小サイズの,イオンビーム直径16mmの小型マイクロ波放電型イオンエンジンを製作し,性能を測定した.このエンジンの性能は,推力1mN,電気から推進力へのエネルギー変換効率は40%と,NASAが開発中のイオンエンジンの性能と比肩し,このサイズのエンジンとして世界最高の性能を達成した.また,大型化した矩形エンジンを設計,製作し,性能を測定した.このエンジンの性能は推力1.3mNで変換効率は30%であった.

我们基于上一财政年度的结果进行了研究，目的是为小型人工卫星开发小的微波排放离子。通过静电探头测量了离子发动机，很难在内部进行测量，因此设计和生产了新的可视化微波排放式离子发动机，并测量了血浆状态。 . In parallel, the antenna that releases microwaves was improved and investigated so that the internal plasma state could be measured. As a result, the shape dependence of the generated area, and The relationship between the plasma loss and the engine shape was elucidated. The加工和损失过程变得清晰，并在上一年获得了设计指导。结果。基于这些知识，血浆密度最大。 1MN，从电动推进的能量转换效率为40％，而NASA正在开发中，它是ION发动机的性能，还达到了世界上最高的性能。该发动机的性能转换为1.3MN。

项目成果

Analysis of the electron and microwave behavior in microwave discharge neutralizer

微波放电中和器中电子和微波行为分析

• 期刊: Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences (掲載決定)
• 作者: N.Yamamoto;et al.;山本 直嗣;増井博一
• 通讯作者: 増井博一

Performance test of micro ion thruster using microwave discharge

• DOI: 10.1016/j.vacuum.2006.01.071
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Vacuum
• 影响因子: 4
• 作者: Y. Takao;Hiroshi Kataharada;Takashi Miyamoto;H. Masui;N. Yamamoto;H. Nakashima

Magnetic Field Configuration Effects on Thrust Performance of Miniature Microwave Discharge Ion Engine

磁场配置对微型微波放电离子发动机推力性能的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. of the 25th Int. Symposium on Space Technology and Science 25
• 作者: 竹澤哲也;坂上博隆;坂上博隆;T.Chikaoka et al.
• 通讯作者: T.Chikaoka et al.

Analysis of Electron and Microwave Behaviors in Microwave Discharge Neutralizer

微波放电中和器中电子和微波行为分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Trans. Jpn. Society for Aeronautical and Space Sciences 49
• 作者: H.Masui;et al.
• 通讯作者: et al.

Antenna Configuration Effects on Thrust Performance of Miniature Microwave Discharge Ion Engine

天线配置对微型微波放电离子发动机推力性能的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Propulsion and Power 22
• 作者: N.Yamamoto;et al.
• 通讯作者: et al.