鷹尾 祥典 (タカオ ヨシノリ)

TAKAO Yoshinori

所属組織

大学院工学研究院 システムの創生部門

職名

准教授

研究分野・キーワード

電気推進、プラズマ応用

メールアドレス

メールアドレス

ホームページ

http://www.takao-lab.ynu.ac.jp

関連SDGs




ORCID  https://orcid.org/0000-0002-3468-8857

写真a

出身学校 【 表示 / 非表示

  • 1998年04月
    -
    2002年03月

    京都大学   工学部   物理工学科   卒業

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 2004年04月
    -
    2007年03月

    京都大学  工学研究科  航空宇宙工学専攻  博士課程  修了

  • 2002年04月
    -
    2004年03月

    京都大学  工学研究科  航空宇宙工学専攻  修士課程(博士前期課程)  修了

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学) -  京都大学

学内所属歴 【 表示 / 非表示

  • 2014年04月
    -
    継続中

    専任   横浜国立大学   大学院工学研究院   システムの創生部門   准教授  

  • 2018年04月
    -
    継続中

    併任   横浜国立大学   大学院理工学府   機械・材料・海洋系工学専攻   准教授  

  • 2017年04月
    -
    継続中

    併任   横浜国立大学   理工学部   機械・材料・海洋系学科   准教授  

  • 2014年04月
    -
    継続中

    併任   横浜国立大学   大学院工学府   システム統合工学専攻   准教授  

  • 2014年04月
    -
    継続中

    併任   横浜国立大学   理工学部   機械工学・材料系学科   准教授  

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 2018年04月
    -
    2020年03月

      宇宙航空研究開発機構 (JAXA)   宇宙科学研究所宇宙飛翔工学研究系   客員准教授

  • 2009年03月
    -
    2014年03月

      京都大学   大学院工学研究科航空宇宙工学専攻   助教

  • 2007年04月
    -
    2009年03月

      ザインエレクトロニクス株式会社   エンジニア

  • 2004年04月
    -
    2007年03月

      日本学術振興会   日本学術振興会特別研究員

所属学会 【 表示 / 非表示

  • 2004年
    -
    継続中
     

    米国航空宇宙学会

  • 2004年
    -
    継続中
     

    日本航空宇宙学会

  • 2003年
    -
    継続中
     

    応用物理学会

専門分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 航空宇宙工学

  • プラズマ科学

 

研究経歴 【 表示 / 非表示

  • 半導体プロセス用容量結合型プラズマ源の粒子計算モデル(PIC-MCC)構築

    研究期間:  - 

  • 磁気ノズルによるプラズマ加速

    研究期間:  - 

  • マイクロ波放電式マイクロイオン推進機の粒子計算モデル(PIC-MCC)構築

    研究期間:  - 

  • 誘導結合型プラズマ源を用いた静電加速型マイクロイオン推進機の研究開発

    研究期間:  - 

  • イオン液体を利用したエレクトロスプレー式マイクロスラスタの研究開発

    研究期間:  - 

著書 【 表示 / 非表示

  • 宇宙ビジネス参入の留意点と求められる新技術、新材料

    技術情報協会(編集) (担当: 分担執筆 , 担当範囲: 第5章 第9節 )

    技術情報協会  2020年04月 ISBN: 978-4-86104-792-3

  • プラズマプロセス技術 ナノ材料作製・加工のためのアトムテクノロジ

    プラズマ核融合学会 (編集) (担当: 分担執筆 , 担当範囲: 第4章 )

    森北出版  2017年01月 ISBN: 9784627775619

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学位論文 【 表示 / 非表示

  • Development of a Miniature Electrothermal Thruster Using Microwave-Excited Microplasmas for Ultra Small Satellites(マイクロ波励起マイクロプラズマを用いた超小型人工衛星のための電熱加速型推進機の研究開発)

    鷹尾 祥典

      2007年03月  [査読有り]

    学位論文(博士)   単著

     概要を見る

    京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻 超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途としたマイクロ波励起マイクロプラズマスラスタを対象に、数値計算と実験の双方を用いて解析した結果についてまとめた論文である。これら統合解析により、壁面の影響が極めて大きいため、圧力推力の寄与が無視できないこと、ノズル壁面は断熱壁条件より等温壁条件に近いことが分かった。プラズマ点火により推力1.4 mN、比推力79 sが得られ、コールドガスと比べて、超小型衛星(10 kg)の推進剤質量を3割以上削減可能な性能が得られた。

  • 超小型推進機のためのマイクロプラズマ源とマイクロノズル流れの解析

    鷹尾 祥典

      2004年03月

    学位論文(修士)   単著

     概要を見る

    京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻 超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途としたマイクロ波励起マイクロプラズマスラスタを対象に、数値計算による性能見積もりを行った。解析にはマイクロプラズマ源とマイクロノズル流れを分けて行い、前者には体積平均モデルとマクスウェル方程式を利用し、後者には2温度モデルに基づくナビエ・ストークス方程式を利用した。分散関係式との比較により表面波の伝播を確認し、また、境界層が支配的なことから、ノズルの全長を短くすることが性能向上に望ましいと分かった。

論文 【 表示 / 非表示

  • Numerical investigation of internal plasma currents in a magnetic nozzle

    Kazuma Emoto, Kazunori Takahashi, Yoshinori Takao

    Physics of Plasmas ( AIP )  28 ( 9 )   2021年09月  [査読有り]

    共著

    DOI

  • Uniform needle-emitter arrays for ionic liquid electrospray thrusters with precise thrust control

    Tachibana Fumiya, Tsuchiya Toshiyuki, Takao Yoshinori

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS   60 ( SC ) SCCL06-1 - SCCL06-9   2021年06月  [査読有り]

    共著

    Web of Science DOI

  • Fabrication of nano-capillary emitter arrays for ionic liquid electrospray thrusters

    Suzuki Kanta, Nagao Masayoshi, Liu Yongxun, Murakami Katsuhisa, Khumpuang Sommawan, Hara Shiro, Tak … 全著者表示

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS   60 ( SC ) SCCF07-1 - SCCF07-6   2021年06月  [査読有り]

    共著

    Web of Science DOI

  • Increased Thrust-to-Power Ratio of a Stepped-Diameter Helicon Plasma Thruster with Krypton Propellant

    Takahashi Kazunori, Takao Yoshinori, Ando Akira

    JOURNAL OF PROPULSION AND POWER   36 ( 6 ) 961 - 965   2020年11月  [査読有り]

    共著

    Web of Science DOI

  • Design of High Efficiency Grid System for Water Propellant Miniature Ion Thrusters

    NAKANO Masakatsu, NAKAMURA Kengo, NAKAGAWA Yuichi, TAKAO Yoshinori, KOIZUMI Hiroyuki

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN ( 一般社団法人 日本航空宇宙学会 )  18 ( 6 ) 412 - 416   2020年11月  [査読有り]

    共著

     概要を見る

    <p>The two-grid ion optics of a water propellant miniature ion propulsion system (MIPS) was numerically studied by full-aperture ion-optics simulation considering an inhomogeneous plasma source in the discharge chamber. Three dominant ion species (H<sub>2</sub>O<sup>+</sup>, OH<sup>+</sup>, and H<sup>+</sup>) of water vapor plasma were included in the model. Their trajectories were tracked considering charge-exchange and elastic collisions between ions and neutral water molecules. The model was validated by experiments using the MIPS with two grids having 295 apertures each. The calculated accelerator impingement current agreed reasonably well with those obtained from the experiment. To increase its low propellant utilization efficiency, a new grid design method was introduced. This successfully improved neutral confinement by decreasing the diameter of the accelerator grid apertures without causing direct impingement of ions by optimizing the grid thickness distribution using the Particle In Cell-Monte Carlo Collision (PIC-MCC) calculation results.</p>

    DOI CiNii

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総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • 次世代宇宙産業を担う超小型衛星に不可欠なマイクロスラスタ

    鷹尾 祥典

    応用物理 ( 公益社団法人 応用物理学会 )  90 ( 5 ) 298 - 302   2021年05月  [査読有り]  [依頼有り]

    総説・解説(学術雑誌)   単著

     概要を見る

    <p>近年,超小型衛星の利活用が急速に増えており,その活躍の場は地球近傍にとどまらず深宇宙へも飛び出し始めている.そこで必要となるのが小型推進系(マイクロスラスタ)である.スペース,重量などの制約が大きい超小型衛星において,必要な速度増分(⊿<i>v</i>)を達成するには電気推進機が重要な役割を果たすと期待されている.本稿では,その中でもイオンを静電的に加速することで推力を得る,イオンエンジンとエレクトロスプレー推進機の2種類のマイクロスラスタを取り上げ,その特徴と現状の成果,課題について述べる.また,推力には直接寄与しないが,重要な構成要素である電子源についても紹介する.</p>

    DOI CiNii

  • イオンエンジン

    鷹尾 祥典

    油空圧技術 ( 日本工業出版 )  59 ( 9 ) 12 - 18   2020年09月  [依頼有り]

    総説・解説(商業誌)   単著

  • 電気推進を用いた軌道間輸送機に関する議論

    船木 一幸, 中野 正勝, 小紫 公也, 鷹尾 祥典, 横田 茂, 張 科寅, 川嶋 嶺

    宇宙太陽発電 ( 宇宙太陽発電学会 )  5 ( 0 ) 1 - 2   2020年02月

    総説・解説(学術雑誌)   共著

     概要を見る

    <p> 電気推進を用いた軌道間輸送機(OTV)の開発における技術的挑戦と克服に関するパネルディスカッションが行われた.太陽発電衛星の輸送では,ペイロードの太陽電池をOTVで利用できる場合,電気推進は特に有効な推進システムとなる.電気推進の推進剤として有力な候補はアルゴンであり,大出力のアルゴン推進機を開発する上での技術的課題が議論され共有された.また太陽発電衛星の実現には打ち上げ機との連携や,OTV全体でのシステム最適化が必要不可欠であり,分野を横断した研究者間の協調と,共通で意識すべき事業戦略(ロードマップ)の策定が重要であると再認識された.</p>

    DOI CiNii

  • 磁気ノズルRFプラズマスラスタ開発の現状

    高橋 和貴, Christine Charles, Rod Boswell, 鷹尾 祥典, 安藤 晃

    宇宙太陽発電 ( 宇宙太陽発電学会 )  5 ( 0 ) 14 - 17   2020年02月

    総説・解説(学術雑誌)   共著

     概要を見る

    <p> 磁気ノズルと高周波放電を用いた磁気ノズルRFプラズマスラスタは,外部磁場中の高周波誘導結合またはヘリコン波結合放電によって生成した高密度プラズマを,外部磁場によってプラズマ源出口まで輸送し,磁力線が発散する磁気ノズル領域で起こりうる自発的なプラズマ加速過程,運動量変換過程を利用して推力を発生する電気推進機である.これまで著者らが行ってきた物理研究と,磁気ノズルRFプラズマスラスタの性能改善に関して,その現状を述べる.</p>

    DOI CiNii

  • 超小型高推力密度エレクトロスプレースラスタの研究開発

    鷹尾 祥典, 土屋 智由, 長尾 昌善, 村上 勝久

    日本航空宇宙学会誌   67 ( 1 ) 5 - 11   2019年01月  [査読有り]

    総説・解説(学術雑誌)   共著

    DOI

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工業所有権 【 表示 / 非表示

  • イオン源

    特願 2017-197041  特許 6927493

    鷹尾祥典,長尾昌善,村上勝久

学術関係受賞 【 表示 / 非表示

  • 2017年 第65回応用物理学会春期学術講演会 ポスター賞

    2017年10月01日   応用物理学会   ミニマルファブを⽤いたエレクトロスプレースラスタの試作  

    受賞者:  ⻑尾昌善, 井上直樹, 鷹尾祥典, ⾠⺒憲之, 村上勝久, クンプアン ソマワン, 原 史朗

科研費(文科省・学振)獲得実績 【 表示 / 非表示

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その他競争的資金獲得・外部資金受入状況 【 表示 / 非表示

  • 将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG

    提供機関:  宇宙航空研究開発機構  2021年度宇宙工学委員会戦略的開発研究費

    研究期間: 2021年06月  -  2022年02月 

  • 宇宙産業革命を担う超小型衛星船団に不可欠なマイクロ推進機

    提供機関:  キヤノン財団  研究助成プログラム 「新産業を生む科学技術」

    研究期間: 2021年04月  -  2024年03月  代表者:  鷹尾 祥典

  • 宇宙の利活用を飛躍的に高める超小型衛星用イオンエンジンの実現

    提供機関:  公益財団法人 日揮・実吉奨学会  2020年度研究助成金

    研究期間: 2020年09月  -  2022年08月  代表者:  鷹尾 祥典

  • イオン源と電子源双方の高電流密度化によるデブリ除去用軌道遷移技術の確立

    提供機関:  宇宙航空研究開発機構  デブリ除去実証システムの共同研究および委託研究

    研究期間: 2017年11月  -  2020年03月  代表者:  鷹尾 祥典

  • 推力密度2桁増を目指す革新的エレクトロスプレー宇宙推進機の実現

    提供機関:  横浜工業会  平成29年度学術研究助成事業

    研究期間: 2017年07月  -  2018年03月  代表者:  鷹尾 祥典

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • 1cm級磁場印加プラズマ源を対象とした粒子計算と宇宙推進機への応

    鷹尾 祥典  [招待有り]

    Plasma Conference 2017  (姫路商工会議所)  2017年11月   公益社団法人 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会,公益社団法人 応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会,一般社団法人 日本物理学会,日本学術振興会 プラズマ材料科学第153委員会

  • 3D Particle Simulation for Electron Extraction Mechanisms of a Miniature Microwave Discharge Neutralizer

    Kenta Hiramoto, Yuichi Nakagawa, Hiroyuki Koizumi, and Kimiya Komurasaki, Yoshinori Takao

    Proceedings of the 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (Propulsion and Energy Forum).<3D Particle Simulation for Electron Extraction Mechanisms of a Miniature Microwave Discharge Neutralizer>  (Salt Lake City, USA)  2016年07月  

     概要を見る

    50-kg級超小型人工衛星に搭載されているマイクロ波放電式イオン推進システムの中和器において、電子がオリフィスから引き出される機構について3次元粒子計算を用いて解析を行った。その結果、プラズマ源内部において生じる静電場の内、周方向成分の電場と径方向の磁場によって生じるE×Bドリフトにより電子が磁場を横切る動きに寄与し、最終的にオリフィス入口に近付き引き出される事が明らかになった。 AIAA-2016-4946 (11 pages) に掲載

  • Validation of a 3D Particle Simulation Model for a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster

    Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono, Yuto Sugita, Hiroyuki Koizumi, and Kimiya Komurasaki

    Proceedings of the 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (Propulsion and Energy Forum).<Validation of a 3D Particle Simulation Model for a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster>  (Cleveland, USA)  2014年07月  

     概要を見る

    超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途とした静電加速型のマイクロ放電式マイクロイオンスラスタに対し、3次元電磁場解析(FDTD法)と粒子計算(PIC-MCC法)を組み合わせた数値計算モデルで解析を行った。特にプラズマ電流の影響を調べたところ、低電力プラズマのためにプラズマ電流の放電特性に対する寄与は小さい事が明らかになった。また、レーザー吸収分光測定による準安定原子測定結果との比較を行い、原子分布形状および密度のオーダーでの一致が確認できた。 IAA-2014-3829 (8 pages) に掲載

  • Plasma Diagnostics in a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster

    Y. Sugita, H.Koizumi, R. Tsukizaki, H. Kuninaka, Y. Takao, Y. Yamagiwa, M. Matsui

    Proceedings of the 33rd International Electric Propulsion Conference.<Plasma Diagnostics in a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster>  (Washington, D.C., USA)  2013年10月  

     概要を見る

    超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途とした静電加速型のマイクロ放電式マイクロイオンスラスタに対し、内部可視化スラスタを製作し、レーザー吸収分光測定を用いて、寿命の長い準安定原子Xe I 823.16 nm (1s5)の密度分布測定を行った。Xeガス流量0.15 sccm、マイクロ波電力1 Wにおいて、ECR加熱が生じるところでリングドーナツ状の準安定原子分布が捉えられ、絶対値としては6-9×1017 m-3となり、ECRプラズマとしては妥当な値が得られた。 IEPC-2013-245 (8 pages)に掲載

  • Three-Dimensional Particle-in-Cell Simulation of a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster µ1

    Y. Takao, K. Eriguchi, K. Ono, Y. Sugita, H. Koizumi, and K. Komurasaki

    Proceedings of the 33rd International Electric Propulsion Conference.<Three-Dimensional Particle-in-Cell Simulation of a Miniature Microwave Discharge Ion Thruster µ1>  (Washington, D.C., USA)  2013年10月  

     概要を見る

    超小型人工衛星の軌道・姿勢制御を用途とした静電加速型のマイクロ放電式マイクロイオンスラスタに対し、3次元電磁場解析(FDTD法)と粒子計算(PIC-MCC法)を組み合わせた数値解析モデルを構築し、その計算結果とレーザー吸収分光測定による結果との比較検証を行った。その結果、ECR加熱が生じるところでリングドーナツ状のプラズマ分布および準安定原子分布が実験と計算の双方で捉えられ、計算の妥当性が確認できた。 IEPC-2013-186 (11 pages)に掲載

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学会誌・論文誌編集等 【 表示 / 非表示

  • 日本航空宇宙学会誌

    会誌集編集委員会委員 

    2017年05月
    -
    2019月03日
     

共同・受託研究情報 【 表示 / 非表示

  • 将来深宇宙探査に向けた革新的超小型推進システム技術実証RG

    提供機関: 宇宙航空研究開発機構  国内共同研究  

    研究期間: 2021年06月  -  2022年02月 

  • イオン源と電子源双方の高電流密度化によるデブリ除去用軌道遷移技術の確立

    提供機関: 宇宙航空研究開発機構  企業等からの受託研究  

    研究期間: 2017年11月  -  2020年03月 

 

担当授業科目(学内) 【 表示 / 非表示

  • 大学院理工学府  熱流体システム設計A

  • 大学院理工学府  機械工学演習D

  • 大学院理工学府  機械工学演習C

  • 大学院理工学府  機械工学演習B

  • 大学院理工学府  機械工学演習A

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教育活動に関する受賞 【 表示 / 非表示

  • 平成28年度 横浜国立大学ベストティーチャー賞

    2017年06月06日   横浜国立大学  

その他教育活動及び特記事項 【 表示 / 非表示

  • 2020年04月
     
     
    第29回日本航空宇宙学会奨励賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

     概要を見る

    受賞者:中村研悟(大学院工学府博士課程前期2019年3月修了生、工学府在籍時に残した成果で受賞) 指導教員:鷹尾祥典 准教授 受賞機関:一般社団法人日本航空宇宙学会 受賞論文:「Numerical Analysis of a Miniature Microwave-discharge Ion Thruster Using Water as the Propellant」 受賞年月:令和2(2020)年4月17日 https://www.ynu.ac.jp/hus/engk2/24134/detail.html https://doi.org/10.14822/kjsass.68.5_130

  • 2019年04月
     
     
    日本航空宇宙学会 学生優秀発表賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

     概要を見る

    佐藤陽亮, 小泉宏之(東京大学准教授), 鷹尾祥典 「小型マイクロ波放電式中和器を対象とした電子引き出し特性の磁場形状依存解析」, 日本航空宇宙学会第50期年会講演会, 2019年4月18-19日, 東京大学 生産技術研究所(An棟・As棟), 1B03 (JSASS-2019-1008) https://www.ynu.ac.jp/hus/engk2/22180/detail.html https://branch.jsass.or.jp/nenkai/

  • 2018年10月
     
     
    日本航空宇宙学会 優秀発表賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

     概要を見る

    佐藤陽亮, 小泉宏之, 鷹尾祥典, 「小型マイクロ波放電式中和器内部を対象とした電子輸送過程の3次元粒子計算」, 第62回宇宙科学技術連合講演会, 2018年10月24-26日, 久留米シティプラザ, P07 (JSASS-2018-4894)

  • 2018年07月
     
     
    Student Presentation Award   (学生の学会賞等の受賞実績)

     概要を見る

    Ryo Furuya, Katsuhisa Murakami, Masayoshi Nagao and Yoshinori Takao, “Improvement of electron emission efficiency of graphene-oxide-semiconductor planar-type electron sources for nanosatellite neutralizers,” The 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) 2018

  • 2017年10月
     
     
    日本航空宇宙学会 優秀発表賞   (学生の学会賞等の受賞実績)

     概要を見る

    中村研悟, 小泉宏之, 鷹尾祥典, 「マイクロ波放電式水イオンスラスタの放電特性における中性粒子分布の影響」, 第61回宇宙科学技術連合講演会, 2017年10月25-27日, 朱鷺メッセ, P12 (JSASS-2017-4649)

 

学外審議会・委員会等 【 表示 / 非表示

  • 日本航空宇宙学会 第53期電気推進・先端推進部門

    2021年03月
    -
    2022年02月

    学協会   委員

  • 第37回国際電気推進会議

    2020年06月
    -
    2022年06月

    学協会   Technical Committee

  • 日本航空宇宙学会 第52期電気推進・先端推進部門

    2020年03月
    -
    2021年02月

    学協会   幹事

  • 日本航空宇宙学会 第51期電気推進・先端推進部門

    2019年03月
    -
    2020年02月

    学協会   幹事

  • 日本航空宇宙学会 第50期会誌集編集委員会

    2018年05月
    -
    2019年03月

    学協会   委員

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