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J-GLOBAL ID：201502284343823603   整理番号：15A0469533

アーク-プラズマ風洞加熱と偽静的加熱による炭素繊維強化フェノール性マトリックスアブレータの熱変形の比較

Comparison of thermal deformations of carbon fiber-reinforced phenolic matrix ablators by arc-plasma wind tunnel heating and quasi-static heating

著者 (6件)： KUBOTA Yuki (Graduate Univ. Advanced Sci., Sagamihara, JPN) ,  FUKUDA Kohei (Tokyo Univ. Sci., Katsushika, JPN) ,  HATTA Hiroshi (Inst. of Space Astronautical Sci., Sagamihara, JPN) ,  WERNITZ Ricarda (Univ. Stuttgart, Stuttgart, DEU) ,  HERDRICH Georg (Univ. Stuttgart, Stuttgart, DEU) ,  FASOULAS Stefanos (Univ. Stuttgart, Stuttgart, DEU)
資料名： Advanced Composite Materials  (Advanced Composite Materials)
巻： 24  号： 2  ページ： 179-195  発行年： 2015年04月 
JST資料番号： W0271A  ISSN： 0924-3046  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： アブレーション冷却は宇宙船が地球に帰還し大気圏に再突入するときの厳しい加熱環境から宇宙船を保護するための熱的保護法である。宇宙船を覆っているアブレータ系はアブレーション材料(フェノール性マトリックスCFRPなど)の消費により搭載物を空力的加熱から守る。本稿ではCFRP製アブレータの熱変形機構の解明を目指した。研究は二部からなり第一部では偽静的加熱(QS)条件下で材料劣化に関する変形機構を論じ,第二部でアークプラズマ風洞加熱(AP)した材料の断面を観察し高速度プラズマ流下の熱変形の原因を究明した。アブレーション材料として空孔サイズの異なる二種のカイノール繊維強化レゾール型フェノール樹脂マトリックスからなるCFRPを用いた。AP試料の内部損傷をX線CTにより観察し,厚み変化をマイクロメータにより測定した。QS試料中のマトリックスと繊維の間の歪ミスマッチによる変形及び繊維束座屈の発生に材料の空孔サイズが影響し,空孔サイズ大の方が変形が小であった。AP試料の場合は繊維束の座屈のほかに層剥離も発生し試料厚みの膨張はQS試料のそれより大になった。膨張発生温度はAP試料の方がQS試料より高かった。これをAP試験での加熱速度が著しく高かったためと説明した。

シソーラス用語： プラズマ ,  *炭素繊維強化プラスチック ,  *耐熱材料 ,  *熱変形 ,  多孔性 ,  多孔質体 ,  熱劣化 ,  熱分解 ,  層間剥離 ,  フェノール樹脂 ,  加熱速度 ,  熱膨張
準シソーラス用語： CFRP ,  アークプラズマ ,  アーク加熱風洞 ,  *アブレータ ,  層剥離 ,  多孔質 ,  多孔質材料

分類 (3件)： 宇宙飛行体材料,航空機材料  (YH06070I) ,  抵抗性  (YH02050K) ,  高分子の分解,劣化  (CG03010A)

引用文献 (9件)：

• Yamada T, Ishii N, Inatani Y, Honda M. Thermal protection system of reentry capsules with superorbital velocity. ISAS Report SP. 2003;17:245-261.
• Inatani Y, Ishii N. Design overview of an asteroid sample return capsule. ISAS Report SP. 2003;17:1-15.
• Suzuki T, Sawada K. Thermal response of ablative test piece in arc-heated wind tunnel. In: 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA 2004-341 2004 Jan 5-8; Reno, Nevada; 2004.
• Wittel FK, Schulte-Fischedick J, Kun F, Kröplin B-H, Frieß M. Discrete element simulation of transverse cracking during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites. Comput. Mater. Sci. 2003;28:1-15.
• Schulte-Fischedick J, Seiz S, Lutzenburger N, Wanner A, Voggenreiter H. The crack development on the micro- and mesoscopic scale during the pyrolysis of carbon fibre reinforced plastics to carbon/carbon composites. Compos. Part A. 2007;38:2171-2181.

タイトルに関連する用語 (8件)： アーク ,  プラズマ風洞 ,  炭素繊維 ,  強化 ,  フェノール ,  マトリックス ,  アブレータ ,  熱変形