微小重力環境におけるポリマー材料の火災安全評価

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04836
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分24010:航空宇宙工学関連
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 高橋 周平 岐阜大学, 工学部, 教授 (40293542)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 燃え拡がり / 固体材料 / 複合材 / 可燃限界 / スケール解析

研究成果の概要

材料の可燃限界の評価は，有人宇宙活動において最重要課題の1つである．本研究では，均質な単一材料と炭素繊維強化プラスチック（CFRP）のような不均質な材料に対して，スケール解析を通じて燃え拡がり挙動を予測するための簡略化モデルを構築した．単一材料では気相熱伝導が重要となり，厚さの効果を含み開発されたモデルは，材料の熱物性値が適切に与えられていれば，可燃性の限界をよく再現することができた．一方でCFRPは炭素繊維に沿った伝導率が気相熱伝導に比べて大きく，この特性によりCFRPは従来の均質材料とは逆の吹き飛び感度を持ち，対向流速の増加に伴って限界酸素濃度が低下する機構が明らかとなった．

自由記述の分野

燃焼工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，民間企業の参入が著しい軌道上有人宇宙活動，また月面基地建設・火星有人探査などの国際宇宙開発プロジェクトなど有人宇宙環境における火災安全の確立を念頭に，微小重力および低重力環境における固体燃焼の特徴を明らかにする．この中で固体材料の形状（厚み）の影響を考慮したモデルの構築，また，単一素材の材料だけでなく，微量添加剤が含まれる固体材料，複合材のように異方性を持つ固体材料にも応用できる燃え拡がりモデルの構築を行う．この成果は，今後の有人宇宙活動における火災安全基準の策定につながるものである．