研究課題/領域番号 |
20K22407
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研究種目 |
研究活動スタート支援
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
研究代表者 |
秋月 祐樹 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00887573)
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研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2023-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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キーワード | 宇宙機熱制御 / 軽量・小型 / 放射率可変 / 形状記憶合金 / ヒートパイプ / 可逆放熱デバイス / 放熱デバイス / 熱伝導率測定 |
研究開始時の研究の概要 |
搭載機器の温度に応じて自律的に放熱量を変化させる放射率可変デバイスの小型・軽量化の実現は熱環境変化の大きい小型宇宙探査機の探査領域の拡大に繋がる。現在用いられている放射率可変デバイスであるサーマルルーバやSRDは質量,放射率のOn/Off比等の観点で小型宇宙探査機への搭載には課題がある。そこで本研究ではマイクログルーブ構造と形状変化可能な金属を融合させたヒートパイプ型形状記憶合金の特性を解明し,これと板ばねを一体化した高熱伝導アクチュエータを構築・基礎特性把握を実施する。加えて,これを駆動源とした放射率可変デバイスを試作・評価し,小型宇宙探査機へ搭載した際の優位性を実証する。
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研究成果の概要 |
軽量・高効率な宇宙用熱制御デバイスの創出を目的として,SMA駆動型サーマルルーバ(STL)の提案・実証を実施した.STLに適用するアクチュエータの要素試験では,曲げ応力が印可されている際のSMAの力学的特性を把握するために,SMAと円弧状バイアスばねと組み合わせたアクチュエータの加熱冷却試験を実施し,複数条件にてSMA温度と展開角度の相関関係を取得した.STL-BBM(放熱量50W級)の構築・評価では,宇宙模擬環境下で熱真空試験を実施した.熱源の温度に依存してブレードが展開収納し,実効放射率が変化することを確認した.また,熱数学モデルとの比較評価によりヒータ電力量を削減可能であることを示した.
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の宇宙探査機に搭載されてきたサーマルルーバ等の放射率可変デバイスは質量や実効放射率のON/OFF変化量,自律動作性等の観点から,小型宇宙探査機(500kg級)への搭載は困難であり,熱設計限界が小型宇宙探査機の到達範囲を限定してきた.本研究では,形状記憶合金で可逆動作が可能な熱制御デバイス(STL)を新たに考案し,軽量・無電力ながら低温時のヒータ電力を削減可能である可能性を示すことができ,STLの適用で将来宇宙機の熱設計解を拡げることが期待される.更に,HPSMAの試作・熱輸送試験を実施し,温度に応じて形状が変化するにもかかわらず,熱伝導率が低かったSMAを高熱伝導化できる可能性を示した.
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