ホール型イオンロケットエンジンの流れ場の数値解析




担当メンバー:
   籠田 泰輔(Taisuke Kagota)


 
キーワード:
 宇宙推進
 電気推進
 ホールスラスタ
 プラズマ粒子シミュレーション
 イオンスパッタリング
 壁面損耗
 寿命予測




研究内容紹介:

ホールスラスタの加速チャネル 内では、軸方向の電場Eと径方向の磁場Bを印加することでE×Bドリフトの電磁場が形成されている。陰極から流入した高エネルギー電子が、磁場Bにより捕 捉され推進剤を効率良く電離させる。また発生したプラズマ中のイオンは電場Eにより軸方向に加速される。このように、ホールスラスタの加速チャネル内で は、イオンの加速領域と電離領域とが混在し物理的に複雑である。しかしながら、プローブ測定などによる実験的にプラズマ状態を把握することは難しい。現在 もその物理的過程は不明瞭な点が多い。

そこで本研究グループでは、2次元Hybrid-PIC(Particle-In -Cell)モ デルの計算コードを開発し、プラズマの生成と加速過程を数値計算により調べている。また、粒子が加速チャネル壁(絶縁材)に衝突することで生じる壁面損 耗、及び放電室の材質を変化させた時の性能特性を計算し、実験結果と比較検討する。最終的には最適な加速チャネル材質・構造の提案を目指している。