大電力ジャイロトロンを用いたマイクロ波ロケットの推進性能の大気圧力依存性

Atmospheric pressure dependence of the microwave rocket's performance powered by a high power gyrotron

小田 泰久*; 小紫 公也*; 高橋 幸司; 春日井 敦; 坂本 慶司

Oda, Yasuhisa*; Komurasaki, Kimiya*; Takahashi, Koji; Kasugai, Atsushi; Sakamoto, Keishi

マイクロ波ロケットの高空飛行時の推進性能を議論するため、減圧環境でのマイクロ波プラズマの生成・成長の様子を観測し、推進性能との関連を調べた。その結果、電離波面の伝播速度,伝播マッハ数は雰囲気圧力の低下に伴い急激に大きくなることがわかった。また1.0atmから0.2atmまではプラズマの細かいフィラメント構造が確認されたが、0.1atm以下ではフィラメント構造は消滅した。推力測定の結果、運動量結合係数(=推力インパルス/入力エネルギー)は、雰囲気圧力の変化に対してほぼ一定に保たれたが、0.1atm以下では推力は急激に低下した。この雰囲気圧力ではプラズマのフィラメント構造も消失しており、衝撃波と電離波面の関係が大きく変化している可能性がある。以上の結果より、高空飛行時においても、推進器内部の圧力を0.2atm以上に保つことによって、地上実験と同程度の推進性能が得られることが示唆された。

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