超小型衛星搭載用パルス推進機の推力測定システムの開発
181A2111 野坂 俊介 指導教員：豊田和弘教授
電気推進の推力は小さく、特にパルス推進機のインパルスビットは μNs～mNs である。先行研究ではエアベアリングを用いたシステムが開発された。このシステムでは磁気トルカ、リアクションホイール、推進機の評価が行えるが、真空引きをすると軸受けが勝手に回転を始めるという問題がある。そこで、本研究では磁気浮上装置を用いた推力測定システムを開発した。また、磁気浮上とエアベアリングで真空中の挙動を比較し、推力測定を行った。

Development of a thrust measurement system for a pulse thrustor
onboard microsatellite
181A2111 Shunsuke Nosaka

Supervisor : Prof. Kazuhiro Toyoda

The thrust of an electric thrustor is small, as the impulse bit of pulse thrustor is in the range ofμNs to mNs. In a previous study, an air-bearing system was developed. This system can evaluatemagnetic torquers, reaction wheels, and thrustors, but there is a problem that the bearing begins
to rotate on its own when a vacuum is drawn. In this study, a magnetic levitation device was used
for development of a thrust measurement system. The behavior in magnetic levitation device wascompared with that of the air-bearing. In addition, thrust measurements with the magnetic
levitation device were taken.

目次第1章序論............................................................................................................................ 21.1

研究背景 ....................................................................................................................... 2

1.2

宇宙機の推進方式 ....................................................................................................... 21.3

推力測定 ....................................................................................................................... 3

1.4

本学での先行研究 ....................................................................................................... 6

1.4.1

ターゲット型スラストスタンド[7] ................................................................... 6

1.4.2

エアベアリングを用いた姿勢制御試験プラットフォーム[8] ....................... 7

1.4.3

オートバランスシステム[9] ............................................................................... 8

1.4.4

エアベアリングを用いた推力測定用の推進回路[7] ....................................... 9

1.5

先行研究での問題点 ................................................................................................. 19

1.6

研究目的 ..................................................................................................................... 19

第2章

実験方法.................................................................................................................. 19

2.1

実験装置 ..................................................................................................................... 192.2

測定装置 ..................................................................................................................... 20

2.3

磁気浮上装置 ............................................................................................................. 21

2.4

実験手順 ..................................................................................................................... 23

2.4.1

エアベアリングの挙動観察実験手順 .............................................................. 232.4.2

磁気浮上の挙動観察実験手順 .......................................................................... 232.4.3

磁気浮上の推力測定実験手順 .......................................................................... 26第3章

実験結果.................................................................................................................. 273.1

エアベアリングの挙動観察実験結果...................................................................... 273.2

磁気浮上の挙動観察実験結果.................................................................................. 333.3

磁気浮上の推力測定実験結果.................................................................................. 38

第4章

考察.......................................................................................................................... 394.1

エアベアリングの挙動観察 ..................................................................................... 394.2

磁気浮上の挙動観察 ................................................................................................. 40

4.3

磁気浮上の推力測定 ................................................................................................. 40

第5章

結論.......................................................................................................................... 41

第6章

今後の課題.............................................................................................................. 41

第7章

参考文献.................................................................................................................. 42

第8章

謝辞.......................................................................................................................... 42付録
1 エアベアリングの推力測定実験手順 ............................................................................. 43
2 磁気浮上装置の推力測定実験手順 .................................................................................. 64
3 Arduino プログラム............................................................................................................ 66

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