2020 年度研究成果報告書

航空機エンジン用耐熱複合材の高温での損傷評価を可能にする新規光ファイバAE計測法

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	18K13920
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関	東京大学
研究代表者	于豊銘東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (50814307)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	高温環境 / 光ファイバセンサ / 再生FBG / アコースティックエミッション / 超音波 / 耐熱性複合材料
研究成果の概要	航空機エンジン用構造材として高温複合材料の実用化を進める上で、実環境での損傷進展挙動を把握する必要がある。そこで本研究では、光ファイバFBGセンサ技術により確立した遠隔AE計測法を非破壊評価法として用い、1000℃での材料試験における複合材の損傷進展過程をリアルタイムで評価した。そして、得られたAE計測結果に基づき、実環境での損傷進展過程と最終破断強度との関係を解明できた。将来的には、AE計測は、構造物を運用しながら損傷進展を常に監視可能な構造ヘルスモニタリング技術にも用いられることが望ましい。そこで、高温環境中に直接設置が可能な再生FBGセンサを開発し、高温下での超音波受信に成功した。
自由記述の分野	工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	1000 ℃の高温環境下で使用可能な高感度な光ファイバAEセンシング技術の確立は、世界で初めての試みである。さらには、高温環境での複合材料における損傷進展挙動の解明に、本技術が有効であることを証明できた。したがって本研究は、航空宇宙分野や複合材料工学において、学術的新規性と工業的有用性が高いと考えている。本研究で構築した技術は、今後、耐熱性に優れた軽量複合材料の効率的な開発と、その使用時の信頼性確保に貢献出来できると考えており、航空機エンジンの省エネルギー化に必要な、さらなる軽量化と低燃費化の推進に役立つことが期待できる。