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アブレータ用CFRPの高温環境下における欠陥の生成と変形

研究課題

研究課題/領域番号 25289311
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
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

八田 博志  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (90095638)

研究分担者 山田 哲也 (山田 哲哉)  国立研究開発法人宇宙航空研究開発構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10280554)
久保田 勇希  国立研究開発法人宇宙航空研究開発構, 航空技術部門・宇宙航空プロジェクト, 研究員 (30737044)
研究協力者 小川 諒  東京理科大学, 基礎工学部, 修士課程
Herdrich Georg  University of Stuttgart, Institut fur Ranumfatrtsysteme(IRS), Associate Professor
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード宇宙機機用材料 / アブレータ / 熱防御 / 熱劣化 / CFRP / フェノール / 再突入環境 / 急速加熱 / 熱応力 / Transverse crack / 層間剥離 / アーク加熱風洞 / 宇宙機の再突入 / 構造・材料 / 欠陥 / 変形 / アブレーション冷却 / アブレーション材料 / 高温劣化
研究成果の概要

アブレーター用フェノールCFRPと宇宙機構造用エポキシCFRPに関して宇宙からの再突入環境における劣化挙動を検討した。両CFRPは、超高温環境におけるマトリックスの黒鉛化収縮によってTransverse Crackを生成した。フェノールCFRPでは、この亀裂が繊維束の座屈と積層界面剥離を誘発した。エポキシCFRPでは、大きな層間剥離を生じ、気流により層単位で飛散する現象が観察された。これらの亀裂の生成温度は、既存のTransverse Crack生成モデルにより推定可能であった。エポキシCFRPでは、樹脂熱分解反応開始温度により、層単位の飛散が推定できることを示めした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Stuttgart大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison of thermal deformations of carbon fiber-reinforced phenolic matrix ablators by arc-plasma wind tunnel heating and quasi-static heating2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kubota. Kohei Fukuda, Hiroshi Hatta. Ricarda Wernitz, Georg Herdrich, Stefanos Fasoulas
    • 雑誌名

      Advanced Composite Materials

      巻: 印刷中 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1080/09243046.2014.882539

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 急速加熱環境における炭素繊維強化プラスチックの劣化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      久保田、八田他3名
    • 学会等名
      宇宙航行の力学(ISAS/JAXA)
    • 発表場所
      JAXA宇宙科学研究所
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Deformation and Cracking in CFRP Ablator During Arc Wind Tunnel Heating2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ogawa
    • 学会等名
      8th European Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles
    • 発表場所
      Portugal(Lisbon)
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CFRPの炭化過程における亀裂密度予測と亀裂形態に寄与する材料構成の評価2014

    • 著者名/発表者名
      小川 諒
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      日本(東京)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Degradation and deformation of carbon phenolic ablator under elevating temperature processes2013

    • 著者名/発表者名
      八田 博志
    • 学会等名
      8th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites
    • 発表場所
      中国
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Degradation and deformation of carbon phenolic ablator under elevated temperature processes2013

    • 著者名/発表者名
      福田 幸平
    • 学会等名
      19th International Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      カナダ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Defect Formation and Deformation of Carbon Fiber Reinforced Phenolic Ablators2013

    • 著者名/発表者名
      久保田 勇希
    • 学会等名
      第29回 宇宙技術および科学の国際シンポジウム
    • 発表場所
      日本
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 炭素繊維/フェノール樹脂アブレータの昇温過程における欠陥の生成と変形2013

    • 著者名/発表者名
      久保田 勇希
    • 学会等名
      第55回 構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      日本
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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