マイクロ波ロケットの推力発生過程の解析及び打ち上げ用実験機の開発

微波火箭推力产生过程分析及实验运载火箭研制

• 批准号: 13J03687
• 负责人: 福成 雅史
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J03687/
• 关键词: マイクロ波; ビーミング推進; ジャイロトロン; 電力伝送; ロケット; 空気吸い込み式エンジン; パルスデトネーション; リード弁; マイクロ波電力; マイクロ波電力伝送; テーパ管

現在、世界最大級マイクロ波出力を誇る日本原子力研究開発機構のジャイロトロン発振器（170 GHz、1MW出力）1基の性能を最大限に引き出す推進機設計を念頭に、「kg級推進機を10 mの高度まで打上げる実証実験」を目標として研究を進めている.今年度は小型軽量なマイクロ波受電システムの開発を目的とし、提案しているマイクロ波ワイヤレス伝送システムのマイクロ波伝搬特性を調査した．具体的には実験室のスケールで実際にマイクロ波伝送システムを構築し400 mW出力の低電力マイクロ波発振器を用いて受電後のマイクロ波電力密度プロファイルを詳細に計測することで受電電力の評価を行った．試験では自由空間をほとんど発散することなく伝送させるため、マイクロ波を放物ミラーによりビーム径150 mmのガウシアンビームに変換してテーパ型マイクロ波受電器に入射した．テーパ型マイクロ波受電器は、入射したビームを径65 mmのデトネーション管に導けるよう、ビーム収束に最適な形状を、ビーム伝搬の数値計算により設計した．本設計では、マイクロ波の波長がテーパ管の小口径に比べ1/20と十分に短いこと利用した幾何光学近似を用いることで、計算時間の大幅な短縮させ効率的な最適化を実現した．また空気抵抗の低減と軽量化を考慮し軽量かつコンパクトな構造となっている．テーパ型マイクロ波受電器で受電した電力密度プロファイルは、ビーム径、ビームの傾き角、偏光方向が計算と良い一致を示し、90%の高い電力受電性能を示した．

目前，拥有世界上最大的微型波动输出的日本原子能研发机构是“ KG -Class促销飞机10 m”，考虑到了10 m的想法，考虑到一个Gyrootron振荡器的性能（170 GHz，，，170 GHz，， 1MW输出）我们正在进行研究，以“示范实验达到高度”。电源接收系统。具体来说，微波传输系统实际上是在实验室的规模上构建的，并且使用400 MW输出的低功率微波振荡器在接收功率后测量接收功率。在测试中，将微波炉转换为带有排放镜的梁直径为150 mm的高斯梁，以便几乎没有发散地传输自由空间。锥形微量波接收器的设计是通过梁传播的数字计算，最佳的梁收敛，因此入射光束可以被导致直径为65 mm的爆炸管。在此设计中，通过减少计算时间来实现有效优化的1/20微波波长的几何短缺，即1/20，即1/20。此外，考虑到降低空气阻力和更轻的，它具有轻质和紧凑的结构。带有锥形微量波接收器接收的功率密度曲线在梁直径，梁的斜率和极化方向之间显示出良好的匹配，并且显示90％的高功率接收性能。

项目成果

リード弁式吸気機構によるマイクロ波ロケットの推力性能改善

利用簧片阀式进气机构提高微波火箭推力性能

• 发表时间: 2013
• 作者: 福成雅史;山口敏和;齋藤翔平;浅井健太;栗田哲志;小紫公也 他
• 通讯作者: 小紫公也 他

Microwave Beaming Propulsion

微波束推进

Replacement of Chemical Rocket Launchers by Beamed Energy Propulsion

用光束能量推进替代化学火箭发射器

• DOI: 10.1364/ao.53.000i16
• 发表时间: 2014
• 期刊: Applied Optics
• 影响因子: 1.9
• 作者: Masafumi Fukunari;Anthony Arnault;Toshikazu Yamaguchi;Kimiya Komurasaki
• 通讯作者: Kimiya Komurasaki

Low Power Test Of the ITER Electron Cyclotron Equatorial Launcher Mock-up

ITER 电子回旋加速器赤道发射器模型的低功率测试

• 发表时间: 2013
• 作者: 青木淑恵;ワッタナパニット アンヤラット;齋藤永宏;福成 雅史
• 通讯作者: 福成 雅史

Launch Experiment and Thrust Measurement of a Kg-order Microwave Rocket

公斤级微波火箭发射实验及推力测量

• 发表时间: 2014
• 作者: Masafumi Fukunari;Toshikazu Yamaguchi;Kenta Asai;Satoshi Kurita;Nat Wongsuryrat;Kimiya Komurasaki;et al.
• 通讯作者: et al.