| 研究課題/領域番号 |
18K04113
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
馬場 吉弘 同志社大学, 理工学部, 教授 (70319466)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 雷 / 炭素繊維強化プラスチック / 耐雷 / 電磁環境 / 連成解析 / 発生熱 / 耐雷設計 / 時間領域有限差分法 |
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| 研究成果の概要 |
航空機体に用いられている炭素繊維強化プラスチック（CFRP）積層板は，繊維方向とその直交方向の導電率が著しく異なる非常に薄い層が，繊維方向を変えて数十層も重ねられている。本研究では，時間領域有限差分（Finite-difference time-domain, FDTD）法に，導電率テンソルを導入することで，通常の立方体あるいは直方体セルを用いた解析においても，異方性をもつ層構造のCFRP機体をモデル化する手法を作成し，さらに熱方程式も導入することで，電磁界と熱の連成解析を行えるようにプログラムを高度化した。関連した研究の成果は，国内外の論文誌に複数の雑誌論文として掲載された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CFRP積層板を用いた航空機に雷撃が生じた場合，金属に比べて導電率が低いことに起因して，発生熱も高まり，さらに，機内に侵入する雷電磁界の振幅も大きくなると考えられている。燃料タンク近傍での高電界や高温の発生は，爆発に繋がる危険性があるため，耐雷対策が不可欠である。しかし，このような非常に薄くて異方性をもつ層構造のCFRP機体の耐雷設計は手探りの状態で，未だ確立されるには至っていなかった。本研究では，雷撃を受けたCFRP機体内の雷電流分布，各部の発生電界と発生熱の連成シミュレーション法とモデルの開発を行い，より効率的なCFRP航空機の耐雷対策の立案を行うことが可能となった。
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