| 研究課題/領域番号 |
11305047
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| 研究機関 | 宇宙科学研究所 |
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研究代表者 |
八田 博志 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (90095638)
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| 研究分担者 |
佐藤 哲也 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助教授 (80249937)
峯杉 賢治 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助教授 (90239327)
棚次 亘弘 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (70013737)
向後 保雄 東京理科大学, 基礎工学部, 助教授 (60249935)
後藤 健 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助手 (40300701)
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| キーワード | 炭素繊維強化炭素 / 回転破壊試験 / タービンディスク / 飛散 |
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| 研究概要 |
前年に行った、各種静的試験及び、回転試験、疲労試験結果を統合し、3次元強化C/C円板の特性向上を考察した。昨年度までの検討結果から、回転体の強度は静的な引張強度で記述出来ること、C/Cの疲労限界は平均強度の約90%であること、高速回転試験時に表面付近の繊維束がはく離し飛び出す現象が発生することが明らかとなった。得られた知見を元に材料プロセスの見直しを行いr-q-z3次元強化C/C厚肉円板の2次試作を行った。同様のプロセスを用いてx-y-z平板C/Cを作製した。
また、飛散防止手法の検討のために表面近傍の部分SiC化を行った。ガス反応による手法と溶融Siの含浸による手法を実施し、円板の外周部をSiC化した。ガスによる手法では飛散開始回転数を向上することが出来なかった。一方、溶融Siの含浸による手法の場合は回転数の向上が見られた。ガスによる手法では特性の改善が行われなかった理由は、SiC化された領域が繊維束1個分以上に広がっていないことが原因であると推定された。しかし、溶融Siによる飛散開始回転数の向上分は回転周速度250m/sから307m/sへの向上にとどまり目標回転周速度400m/sには及ばないことが明らかとなった。また、飛散開始前後の円板表面の詳細な観察を行った。飛散の発生している部位は繊維束が湾曲している部位が機械加工によって切断された部分を起点として発生しいることが明らかとなった。さらに飛散開始回転数を向上するためには繊維束の太さを小さくすること、円周方向繊維のうねりを小さくすることが必要であることが明らかとなった。
さらに、タービン翼の検討のためにx-y-z3次元C/Cからタービン翼の先端を模擬した試験片を機械加工により切り出した。その結果先端半径0.5mmまでは加工が出来ることが明らかとなった。また、模擬翼を回転試験に供し、回転周速度420m/sまで回転後に損傷がないことを確認した。
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