2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of prediction and adjustment method of shock response spectrums for pyroshock tests of spacecraft equipments
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18K04570
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
柳瀬 恵一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (00770736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩佐 貴史 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90450717)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 衝撃試験 / 衝撃応答スペクトラム / Shock Response Spectrum / 環境試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロケットの各部分離や人工衛星の太陽電池パドル，アンテナ等の展開では，保持部分のひずみエネルギーが瞬時に解放され大きな衝撃が発生する．そのため、宇宙機搭載機器はシステム組立前に衝撃耐性を確認する．コストや試験工数の削減のため，実環境と異なる代替的手法で機器に衝撃が印可されるが，衝撃応答の予測と調整が不完全であり，過負荷・負荷不足な試験に陥りやすく，耐衝撃設計コストや試験工数を増加させる原因となっている．本研究では，部分構造合成法を用いて衝撃応答を予測する手法の検討を行うと同時に，一般的に用いられている機械的インパクト式衝撃試験法に後付け的に適用可能な衝撃応答を調整する機構を提案することによって，試験応答を調整する方法も検討する．2018年度は提案手法を単純な一自由度振動系の計算モデル及び試験モデルを用いた評価を行った．
2019年度は，予測手法については，実際の試験装置や供試体に近い形状の構造数学モデルを作成し，部分構造合成法（伝達関数合成法）を用いて，衝撃予測の有効性を検証した．また，構造数学モデルで用いた構造とほぼ同等の試験モデルを製作し，実験によっても有効性を評価した．また，調整方法については，昨年度得られた成果を元に，より実試験への適用が可能な供試体を製作し，試験によって評価をするとともに，提案手法については特許出願を実施した．得られた成果は国際会議（32nd International symposium on Space Technology and Science（宇宙技術および科学の国際シンポジウム））での発表，査読論文(英文)の投稿(アクセプト済)の他，各種学会で発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究全体のアプローチは以下を想定している．【2018(平成30)年度】調整機構及びダミー供試対の製作及びそれらを搭載する試験機の改修を行いそれらの構造数学モデルを構築する．また，部分構造合成法で解析的にそれら結合して衝撃応答スペクトラムを予測し，調整機構を用いて実際に衝撃試験を行える環境を構築する．【2019(令和元)年度】ハンマリング試験で取得した搭載機器の動質量（印可力と応答加速度の伝達関数）を用いて部分構造合成法による連成解析を行い，試験結果と比較して予測精度を評価する．合わせて試験時間の削減効果を見積もる．また，質量・構造が変化した場合の評価を行う．【2020(令和2)年度】供試体の質量と1次共振周波数から動質量を仮定し，予測精度・時間短縮効果の評価を行う．
2019年度は，詳細な構造数学モデルの構築とダミー供試対の製作を継続し，また，部分構造合成法（伝達関数合成法）を用いた試験結果との評価を実施している．2018年度に明らかとなった当初想定した調整機構の構造が適切でない問題については，当初とは異なるアプローチでの実施を進めており，まずは平板とゴム接着による簡易な調整機構を製作し，実現性検討を実施することになった．これによって，調整機構については，2019年度と2020年度に分けて検討を実施することになった．また，予測手法の課題と解決策についても，詳細な構造数学モデルを用いた検証が進んでいるが，実際の調整機構を用いた有効性評価については，一部の実施にとどまっている．
以上より，2019年内の進捗状況は2018年度よりも改善しつつも遅れが発生している．さらに，新型コロナウイルスによる世界的な往来の抑制によって，予定された外部発表や実験ができない状況によって，研究全体としては進捗に遅れが発生している．
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| Strategy for Future Research Activity |
予測手法検討については，構造数学モデルを用いて部分構造合成法の適用について詳細検討が可能な環境が構築できており，今後，実試験データを取り込んで詳細な評価を実施し，予測モデルの改善を実施する．
調整手法検討については，2018年度に検討した結果を元に，平板とゴム接着による簡易な調整機構を製作しており，このモデルを用いた実験結果と予測手法で構築した構造数学モデルも活用しながら，評価・改善をすすめる．
2018年度よりも進捗状況は改善したものの，2019年度末～2020年度にかけての新型コロナウイルスによる世界的な往来の抑制によって，予定された外部発表や実験ができない状況によって進捗に遅れが発生している．スケジュールについて精査をし，予定年度内での完了について改善努力をする予定ではあるが，現段階では研究期間の延長が必要ではないかと推定される．
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| Causes of Carryover |
調整手法検討に関連して，まずは平板とゴム接着による簡易な調整機構を製作し，実現性検討を実施することになった．これによって，調整機構については，2019年度と2020年度に分けて検討を実施することになり，2019年度の使用経費が小さくなった．
2020年度には別タイプの調整機構の製作を実施するため，研究期間全体としての使用計画に変更はない．
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