2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24360349
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
酒井 武治 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90323047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北川 一敬 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (50278230)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | アブレーション / 計測センサー / 航空宇宙システム / 航空宇宙流体力学 / 数値流体力学 |
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| Research Abstract |
[具体的内容]炭化式センサーの芯材料を,ペンシル芯・炭素繊維強化複合材料(以下CFRP)芯・CFRP管とした3種類のセンサーを製造し,可変抵抗回路としての作動を確認した.特に,ペンシル芯とCFRP芯で構成したセンサーについては,JAXA高エンタルピ風洞で加熱試験を行い,黒鉛あるいはアブレータ供試体に艤装したセンサーの作動特性およびデータの再現性を調査した.光学式炭化層表面損耗センサーに使用できる光ファイバーの選定し,黒鉛供試体に艤装してCO2レーザー,JAXAアーク加熱風洞で試験を行い,光検知部計測回路系の性能および風洞内での光ファイバー取回し確認,非接触温度計測の予備実験を行った.
[意義、重要性]ペンシル芯センサーでは,加熱開始直後電圧値が数秒間途絶える傾向を確認した.これは加熱開始時にペンシル芯の先端付近が破損し,抵抗回路の一部として機能しなかったことが主因だと考えられる.構造的に強いCFRP芯の場合,回路は正常に動作した.この結果は,アブレータで芯材料を構成するときの,高温での構造強度を検討するための参考データとして有用である.また,CFRP芯センサーにより計測データの再現性を確認し,ポリイミド樹脂管質量が約40%損失すると通電することがわかった.これは,回路抵抗変化からアブレータの炭化面移動量を把握するために有用な指標となる.
光ファイバーを埋め込んだ黒鉛供試体のJAXA風洞での試験により,ファイバーを破損せずに試験実施可能な手法を習得した.CO2レーザーによる加熱試験により,材料加熱面から2mm内部の放射光を,ノイズを抑えて計測する手法を確立した.そして,光伝送損失を抑えかつ事前に定量評価できれば,熱電対で計測した温度時間履歴と一致すること傾向にから,非接触に温度を計測しながら表面損耗を計測できるシステムへと拡張できる可能性を見出した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
センサー構成材料の熱的電気的特性評価が電気炉の搬入遅れに起因して十分には行えなかったものの,炭化式センサーの空力加熱環境下の作動で再現性のあるデータの取得ができた点,光学式センサーの原理実証とJAXA大型風洞での予備実験を前倒しで調査できた点,光学式センサー計測回路の性能を確認できた点から,おおむね順調であると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
センサー構成材料の高温環境下での電気的特性を完結させるとともに,炭化・光学式センサーの個々の作動について詳細に理解する.作動特性の理解をベースに,製造上の課題を洗い出しながら,構成可能なハイブリッドセンサーを決定する.
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
愛知工業大学でのアーク加熱風洞を使った光学式センサーの作動特性試験を行うための風洞改修が予想よりも長くかかったため,計測に必要な経費が生じなかった.今後,アーク気流中での放射光計測を行うに当たっての諸経費として使用していく.
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