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J-GLOBAL ID：202402215333824237   整理番号：24A1019619

高温超伝導磁石を用いたプラズマスラスタの性能評価

Performance Evaluation of a Plasma Thruster Using a High-Temperature Superconducting Magnet

著者 (14件)： KINEFUCHI Kiyoshi (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  WIMBUSH Stuart (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  ICHIHARA Daisuke (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  ACHESON Chris (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  NAKANO Ryota (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  MAESHIMA Daiki (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  TAKAGI Ryohei (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  MORI Ryoyu (Department of Aerospace Engineering, Nagoya University) ,  OLATUNJI Jamal (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  GODDARD-WINCHESTER Max (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  POLLOCK Randy (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  STRICKLAND Nick (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  GLOWACKI Jakub (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington) ,  PAVRI Betina (Robinson Research Institute, Victoria University of Wellington)
資料名： Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan (Web)  (Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan (Web))
巻： 22  号： AJCPP-2023  ページ： aj1-aj6(J-STAGE)  発行年： 2024年 
JST資料番号： U0121A  ISSN： 1884-0485  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 宇宙開発・探査の進展につれて,高性能推進システムの必要性がますます重要になっている。推力性能を強化するために強磁場を利用する電気推進が有望な候補として浮上している。本研究では,1T範囲内の高磁場を生成できる高温超伝導磁石を組み込んだキロワット級プラズマスラスタを提案する。このスラスタは,磁力線を横切る電位差を利用して,静電イオン加速に基づいて動作する。高磁場強度を実現するために,超伝導磁石をクライオクーラーによって冷却し,0.8Tの磁場強度まで効率的な省電力動作を可能にしている。その実験時に,このスラスタの着火性は高磁場強度で損なわれることが観察された。しかし,陽極電極形状の改良により着火性が向上した。高い磁場による顕著な性能向上を実験結果により実証し,0.8Tで1930sの比推力で26.5%の推力効率を達成した。これらの研究成果により,推力性能向上を実現するためにプラズマスラスタに高温超伝導磁石を利用する可能性を強調した。このキロワット級プラズマスラスタの開発の成功は,将来の宇宙ミッションのための効率的な推進システムの実現に向けた重要なステップである。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *飛翔体推進 ,  *プラズマ加速 ,  高温超伝導 ,  *プラズマエンジン ,  *超伝導磁石 ,  *性能評価 ,  強磁場 ,  冷凍機 ,  強度 ,  着火性 ,  低温冷凍機 ,  磁場強度 ,  省エネルギー技術 ,  航空宇宙推進 ,  *内燃機関 ,  *熱機関 ,  *電熱加速型スラスタ ,  節約
準シソーラス用語： 省エネルギー ,  宇宙推進 ,  プラズマスラスタ ,  *高温超伝導磁石 ,  省電力

著者キーワード (4件)： 宇宙推進 ,  磁場 ,  プラズマ加速 ,  超伝導体

分類 (2件)： ロケットエンジン  (PB02050J) ,  超伝導磁石  (BM04042N)

引用文献 (14件)：

• 1) Zheng, J., Liu, H., Song, Y., Zhou, C., Li, Y., Li, M., Tang, H., Wang, G., Cong, Y., Wang, B., Wang, Y., Wu, P., Qu, T., Zhu, X., Zhu, L., Liu, F., Cheng, Y., and Zhao, B.: Integrated Study on the Comprehensive Magnetic-field Configuration Performance in the 150 kW Superconducting Magnetoplasmadynamic Thruster, Scientific Report, 11 (2021), 20706.
• 2) Kinefuchi, K., Funaki, I., and Toki, K.: Laser Absorption Velocimetry of a Plasma Flow in Two-Dimensional Magnetoplasmadynamic Arcjet, Journal of Propulsion and Power, 22 (2006), pp. 1085-1090.
• 3) Zhou, C., Li, Y., Wang, L., Sun, K., Wang, G., Cong, Y., Wang, B., and Tang, H.: Research on the 500 kW Class Superconducting Strong Magnetic Field High Power Magnetoplasmadynamic Thruster Technology, 36th International Electric Propulsion Conference, Vienna, Austria, IEPC-2019-329, 2019.
• 4) Voronov, A., Troitskiy, A., Egorov, I., Samoilenkov, S., and Vavilov, A.: Magnetoplasmadynamic Thruster with an Applied Field Based on the Second Generation High-temperature Superconductors, Journal of Physics: Conference Series, 1686 (2020), 012023.
• 5) Bögel, E., Collier-Wright, M., Aggarwal, K., and Betancourt, M.: State of the Art Review in Superconductor-based Applied-Field Magnetoplasmadynamic Thruster Technology, 37th International Electric Propulsion Conference, MA, USA, IEPC-2022-476, 2022.

タイトルに関連する用語 (3件)： 高温超伝導磁石 ,  プラズマスラスタ ,  性能評価