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繰り返し使用のためのロケットエンジン燃焼室銅合金の熱疲労解析による予寿命評価

研究課題

研究課題/領域番号 23246147
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

佐藤 英一  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40178710)

研究分担者 西本 美希 (西元 美希)  宇宙航空研究開発機構, 情報・計算工学センター, 開発員 (40450704)
志波 光晴  物質・材料研究機構, 材料信頼性評価ユニット, グループリーダー (70242120)
竹腰 正雄  宇宙航空研究開発機構, 宇宙輸送ミッション本部, 主任研究員 (60371126)
砂川 英生  三菱重工業株式会社, 名古屋誘導推進システム製作所, 社員 (70598846)
連携研究者 川合 伸明  熊本大学, パルスパワー科学研究所, 准教授 (60431988)
松永 哲也  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料信頼性評価ユニット, 研究員 (30595905)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2013年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2012年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2011年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワードクリープ疲労 / 銅合金 / ロケットエンジン / クリープ疲労相互作用 / クリープ損傷 / 疲労損傷 / クリープ・疲労相互作用 / 熱疲労 / Cu-Cr-Zr系銅合金 / 液体酸素・液体水素
研究成果の概要

液体ロケットエンジンの寿命に大きく影響する燃焼室銅合金のクリープ疲労の原因解明のため,実機燃焼を模擬した応力保持クリープ疲労実験を実施した.クリープ疲労中には,各サイクル毎に粒界クリープボイドの発生・成長が促進されると共に、疲労クラックとクリープボイドが連結するという二つの要因で、単純クリープや単純疲労に比べ急速な損傷蓄積が生じることが,微視組織観察により明らかになった。
このクリープと疲労の相乗作用の発見により,損傷蓄積メカニズムを踏まえた上で,より信頼性の高いロケットエンジンを開発することが可能となった.

報告書

(5件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] ロケットエンジン燃焼室銅合金のクリープ疲労における損傷過程の調査2015

    • 著者名/発表者名
      出口雅也, 堀恭暢, 戸部裕史, 佐藤英一
    • 雑誌名

      銅および銅合金

      巻: 54

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 宇宙機器に関する非破壊信頼性評価2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤英一、津田浩、志波光晴
    • 雑誌名

      検査技術

      巻: 19 ページ: 29-32

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] ロケットエンジン燃焼室銅合金の熱疲労特性2012

    • 著者名/発表者名
      柳翔吾
    • 雑誌名

      銅と銅合金

      巻: 51 ページ: 66-66

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructural Investigation in Low-Cycle Creep-Fatigue Deformation of Cu-Cr-Zr Alloy2015

    • 著者名/発表者名
      M. Deguchi, Y. Hori, H. Tobe, E. Sato
    • 学会等名
      CREEP2015
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ロケットエンジン用銅合金の応力保持型クリープ疲労における損傷進展過程2015

    • 著者名/発表者名
      出口雅也, 堀恭暢, 戸部裕史, 佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      東京大学駒場Ⅰキャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ECTによる燃焼器銅合金の欠陥検出、劣化損傷・余寿命評価2015

    • 著者名/発表者名
      志波光晴, 何東風, 内一哲哉, 高木敏行, 小林悌
    • 学会等名
      安全・安心な社会を築く先進材料・非破壊計測技術シンポジウム(日本非破壊検査協会)
    • 発表場所
      沖縄青年会館
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ロケットエンジン燃焼器用銅合金の電磁気による欠陥検出・損傷評価2014

    • 著者名/発表者名
      志波光晴、何東風、早川正夫、佐藤英一、小林悌宇
    • 学会等名
      平成26年度第2回電磁応用現象・解析評価研究委員会
    • 発表場所
      九州大学超伝導システム科学研究センター
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Cr-Zr合金大振幅クリープ疲労における損傷進展過程の組織観察2014

    • 著者名/発表者名
      堀恭暢, 出口雅也, 森野美樹, 佐藤英一, 戸部裕史
    • 学会等名
      日本銅学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Damage Evaluation of Cu-Alloy Combustion Chamber of Liquid Rocket Using ECT2014

    • 著者名/発表者名
      Mitsuharu Shiwa, Donfeng He, Masao Hayakawa, Sinich Moriya, Teiu Kobayashi
    • 学会等名
      11th International Conference pon Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai International Center
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Quantiative rocket chamber life prediction based on multi-physics simulation2014

    • 著者名/発表者名
      M.Nishimoto, H.Negishi, S.Yoshimura, N.Kasahara, H.Akiba
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2014)
    • 発表場所
      Sendai International Center
    • 年月日
      2014-04-13 – 2014-04-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Cr-Zr系銅合金のクリープ疲労損傷過程の解明2013

    • 著者名/発表者名
      原田隆義,今井周平 川合伸明,佐藤英一
    • 学会等名
      日本材料学会第62期通常総会・学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Cr-Zr系銅合金のクリープ疲労損傷過程の解明2013

    • 著者名/発表者名
      原田隆義 堀恭暢 佐藤英一
    • 学会等名
      日本銅学会第53回講演大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Cr-Zr系銅合金のクリープ疲労損傷過程の解明2013

    • 著者名/発表者名
      原田隆義 佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会高温変形の学校
    • 発表場所
      ラフォーレ蔵王
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 応力保持型クリープ疲労によるロケットエンジン用Cu-Cr-Zr合金の劣化損傷挙動2013

    • 著者名/発表者名
      原田隆義、今井 周平、川合伸明、佐藤英一
    • 学会等名
      安全・安心な社会を築く先進材料・非破壊計測技術シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 応力保持型クリープ疲労によるロケットエンジン用 Cu-Cr- Zr 合金の劣化損傷挙動2012

    • 著者名/発表者名
      今井周平、原田隆義、北薗幸一、川合伸明 、佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Cr-Zr合金のクリープ疲労損傷課程における負荷環境条件の影響2012

    • 著者名/発表者名
      原田隆義、今井周平、川合伸明、佐藤英一
    • 学会等名
      銅学会大52回講演大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ロケットエンジン燃焼室銅合金の熱疲労特性2012

    • 著者名/発表者名
      柳翔吾, 今井周平, 川合伸明, 佐藤英一
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ロケットエンジン燃焼室銅合金の熱疲労特性2011

    • 著者名/発表者名
      柳翔吾, 今井周平, 川合伸明, 佐藤英一
    • 学会等名
      第51回銅及び銅合金技術研究会講演大会
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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