超低密度炭素繊維強化プラスチックの非線形熱機械物性の測定と数学モデルの構築

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360423
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 愛知工科大学
• 研究代表者: 奥山 圭一 愛知工科大学, 工学部, 教授 (30442461)
• 研究分担者: 加藤 純郎 琉球大学, 工学部, 教授 (50557105) ; 酒井 武治 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90323047) ; 鈴木 俊之 宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部・未踏技術研究センター, 研究員 (20392839)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 炭素繊維強化プラスチック / CFRP / アブレータ / 高エンタルピ / 宇宙往還

研究概要

小惑星探査機「はやぶさ」やUSERS宇宙機システムに採用された地球大気圏再突入カプセルの熱防御材の比重は1.5と大きく,それはカプセル全体質量の多くを占めた.本研究において,研究代表者らは超低密度CFRP(LATSと命名)を試作し,高温度環境における非線形的な熱機械特性を取得し, LATSが大気圏再突入環境に耐荷できることを示した.また,このLATSを宇宙産業に加え,鉄道車両などの部品に適用できるように設計用数学モデルも整備した.

研究成果

• [雑誌論文] Thermal Response Simulation of Ultra Light Weight Phenolic Carbon Ablator by the Use of the Ablation Analysis Code
  • 著者名/発表者名: Sumio KATO, Keiichi OKUYAMA, Kenta GIBO, Takuma MIYAGI, Toshiyuki SUZUKI, Kazuhisa FUJITA, Takeharu SAKAI, Seiji NISHIO and Akihiro WATANABE
  • 雑誌名: Journal of ISTS
• [雑誌論文] Thermal Response Analysis of Low-Density CFRP Ablator
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki SUZUKI, Kazuhisa FUJITA, Takeharu SAKAI, Keiichi OKUYAMA, Sumio KATO and Seiji NISHIO
  • 雑誌名: Journal of ISTS
• [雑誌論文] Post-Test Sample Analysis of A Low Density Ablator Using Arcjet
  • 著者名/発表者名: Takeharu SAKAI, Keiichi OKUYAMA, Yusuke KOBAYASHI, Masami TOMITA, Toshiyuki SUZUKI, Kazuhisa FUJITA, Sumio KATO and Seiji NISHIO
  • 雑誌名: Journal of ISTS
• [学会発表] Thermochemical and Thermomechanical Characteristics of an Ultra Lightweight CFRP under High Temperature Environments (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Okuyama, Teruhiko Kanada, Sumio Kato, Takeharu Sakai, Toshiyuki Suzuki, Kazuhisa Fujita and Seiji Nishio
  • 学会等名: International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Post-Test Sample Analysis of Low Density Ablators Using Arcjet (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeharu Sakai, Takahiro Inoue, Mitsunobu Kuribayashi, Keiichi Okuyama, Toshiyuki Suzuki, Kazuhisa Fujita, Sumio Kato and Seiji Nishio
  • 学会等名: International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Thermal Response Analysis of Low Density CFRP Ablator (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Suzuki, Kazuhisa Fujita, Takeharu Sakai, Keiichi Okuyama, Sumio Kato and Seiji Nishio
  • 学会等名: International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 加熱試験環境下における軽量アブレータの熱応答解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊之, 藤田和央, 酒井武治, 奥山圭一, 加藤純郎, 西尾誠司
  • 学会等名: 日本流体力学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 超軽量CFRPアブレータの高温環境における熱防御特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金田照彦, 奥山圭一, 加藤純郎, 鈴木俊之, 藤田和央, 酒井武治, 西尾誠二
  • 学会等名: 宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 愛媛
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] To Venus, to Mars and to Earth, Our challenges (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiichi OKUYAMA
  • 学会等名: International Symposium on Aerospace Technology
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Evaluation of Prediction Accuracy of Thermal Response of Ablator Under Arcjet Flow Condisions(AIAA2010-4787) (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki SUZUKI, Kazuhisa FUJITA, Takeharu SAKAI, Kei-ichi OKUYAMA, Sumio KATO and Seiji NISHIO
  • 学会等名: 10th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Chicago, Illinois, USA
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] EFD/CFD融合技術に基づくアブレーション熱防御システム評価手法の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊之, 藤田和央, 酒井武治, 奥山圭一, 加藤純郎, 西尾誠司
  • 学会等名: 第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 米子
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 超低密度CFRPアブレータの熱化学的特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山圭一, 金田照彦, 加藤純郎, 大矢洋明
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 加熱された超低密度CFRPアブレータ内部の温度挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田照彦, 奥山圭一, 加藤純郎, 大矢洋明
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 超軽量CFRP熱防御材の熱特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田照彦, 奥山圭一, 加藤純郎, 藤田和央, 鈴木俊之, 酒井武治, 西尾誠司
  • 学会等名: 宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 高エンタルピ環境下における超軽量CFRPアブレータの耐熱特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田照彦, 都築広明, 鈴木貴寛, 奥山圭一
  • 学会等名: 第47回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 低密度アブレータの内部密度分布解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上高宏, 奥山圭一, 鈴木俊之, 藤田和央, 加藤純郎, 西尾誠司, 酒井武治
  • 学会等名: 宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] Vacuum-Ultraviolet Spectroscopy for Shock Layer Radiation Measurement(AIAA-2009-4254) (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamada, G., Takayanagi, H., Suzuki, T., Fujita, K.
  • 学会等名: 41st AIAA Thermophysics Conference
  • 発表場所: San Antonio, TX, USA
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] An Experimental and Numerical Study on Thermal Response of Ablators (2009)
  • 著者名/発表者名: Masami Tomita
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Tukuba
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] 高エンタルピ環境下における超軽量CFRPアブレータの耐熱特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥山圭一, 加藤純郎, 酒井武治, 鈴木俊之
  • 学会等名: 宇宙科学術連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] 宇宙往還機用耐熱材料の自動車制動材料への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤翼, 奥山圭一, 樋口敏三
  • 学会等名: 第53回宇宙科学術連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] (2009)
  • 著者名/発表者名: 酒井武治, 冨田昌美, 奥山圭一, 北川一敬, 加藤純郎, 鈴木俊之, 藤田和央
  • 学会等名: 宇宙科学術連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] (2009)
  • 著者名/発表者名: 禹ハンウル, 藤田和央, 鈴木俊之, 高柳大樹
  • 学会等名: 宇宙科学術連合講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20090000