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宇宙航空研究開発機構

構造安全性向上技術

近年は航空機の環境性能向上のため、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)などの複合材料を大幅に適用する航空機が増加しています。しかしそれらの機体構造に対する「非破壊検査技術」や「耐衝撃性評価技術」に関する知見の蓄積や技術開発は未だに不足している状況にあります。
これまでもJAXAは、保有の設備を生かし、基礎的知見を獲得してきています。さらなる機体構造の安全性向上のため、「非破壊検査技術」「耐衝撃性評価技術」を確立します。さらに、これらの技術を実現することにより、より効率的で安全性の高い新しい機体構造コンセプトの創出や機体整備プログラムの変革を目指します。

非破壊評価技術

航空機は、構造の欠陥や損傷の有無を調べるため、非破壊検査(NDI)が義務付けられています。現状では、主に機体外表面からのNDIをおこない、外からアクセス困難な部位については、構造外板にある点検孔を通して行うか、重整備時に構造を分解しNDIを行うため、時間と労力を要しており、機体運行中に発生する偶発損傷等に対しては有効な手法とは言えません。また、点検孔については、孔周辺部に強化層を付加し、増厚することにより、強度確保をしているので、構造重量が増加してしまいます。。らに、点検孔はファスナー等により機械的に取り付けられているため、それ自体が構造脆弱部となり、構造効率や安全性を低下させてしまっています。
したがって、より安全性の高い機体構造や効率的な整備プログラムの創出につながるような、新しいNDI技術の開発に挑戦する必要があります。 そこでJAXAは、インフラ分野や原子力プラントなどで実績のある遠隔操作可能な自走式小型NDIロボットを開発します。試験片から実大構造までの実証試験を実施し、検査方式の選定や性能評価を行います。

耐衝撃性評価技術

旅客機の胴体に新規材料や新規構造を採用する場合、ボーイング787型機がCFRP製の動態を採用した場合と同様に、耐衝撃性に対しアルミ金属製構造と同等以上の性能を有することを証明する必要があることが容易に想定されます。
耐衝撃性能を考慮した構造設計を可能にすることで、航空機の安全性能を向上することはもちろんのこと、効率的な設計技術を得ることは旅客機設計の有効な手段となるはずです。
JAXAは、金属製構造の衝撃解析技術、着水衝撃解析技術、複合材料の高速歪データベース作成、異物衝突試験や解析などの技術の蓄積があり、それらを有効に利用するとともに、耐衝撃構造に求められる要件の追及による構造指標の提案及び設計時に必要とされる解析設計手法(精度良い簡便な部材解析モデル及び精度良い簡便なリベット接合モデル)の向上を図ります。

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