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パルス作動MPDスラスタにおける電流波形及び推進剤種の影響に関する数値的研究

机译：脉冲MPD推进器中电流波形和推进剂种类影响的数值研究

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摘要

2次元数値計算によりパルス作動MPDスラスタのプラズrnマ過渡現象を解析した．有限な電流立ち上がり時間を考慮しrnた放電電流波形を仮定し，立ち上がり時間（時定数τ=1，rn10，20μs）や推進剤種（Ar, He）が流れ場・性能に与えるrn影響を調べた．なお，放電電流の最大値は，与えられた流rn量における理論臨界電流値とし，放電時間は250μsとした．%Temporal plasma-fluid behavior and performance of a pulsed MPD thruster are numerically examined for respective propellants of Ar and He under some current waveforms, each of which has a finite rise time and approaches asymptotically to a maximum current value. The current rise time and the mass flow rate are varied in the range of 1-20 μs and 0.4-1.2g/s respectively. The maximum discharge current is set to the critical current. After an ignition, a shock wave is produced and propagates toward the downstream region. Under the condition of a constant discharge time, the specific impulse and the thrust efficiency are improved with shortening a current rise time mainly due to the increase in the impulse bit with regard to electromagnetic thrust. Using He propellant, the ratio of the magnetic thrust to the total thrust is increased from 50% (Ar) to 89% (He), which results in the higher specific impulse of He (≈ 2,500 s) than that of Ar (≈ 800 s).
机译：二维数值计算用于分析脉冲MPD推进器的等离激元瞬变。假设rn放电电流波形考虑了有限的电流上升时间，则上升时间（时间常数τ= 1，rn10，20μs）和推进剂种类（Ar，He）会影响rn的流场和性能它是。放电电流的最大值是给定流量rn的理论临界电流值，放电时间为250μs。在某些电流波形下，对Ar和He各自的推进剂进行了数值分析，研究了脉冲MPD推进器的时间等离子体流体行为和性能，每个波形都有一个有限的上升时间并渐近地接近最大电流值。质量流量分别在1-20μs和0.4-1.2g / s的范围内变化。最大放电电流设置为临界电流。点火后产生冲击波并向下游区域传播。在恒定放电时间的情况下，主要是由于相对于电磁推力而言脉冲位的增加，从而通过缩短电流上升时间来改善比脉冲和推力效率。使用He推进剂时，磁推力与总推力从50％（Ar）增加到89％（He），这导致He的比脉冲（≈2,500 s）比Ar（≈800 s）更高。

著录项

  • 来源
    《日本航空宇宙学会論文集》 |2009年第671期|486-492|共7页
  • 作者

    窪田健一; 薄井由美; 船木一幸; 奥野喜裕;

  • 作者单位

    宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部;

    東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻　日立電子サービス（株）;

    宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部;

    東京工業大学大学院総合理工学研究科創造エネルギー専攻;

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