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◆炭素繊維、 エアバスに納入! [航空機材料 ]

東レがエアバスに納入 ! 炭素繊維で航空機材料


東レは欧州航空機最大手エアバスに炭素繊維製の機体材料を2011年から25年まで納入する。

2012年に初飛行を目指す旅客機から採用となり、累計受注額は2000億~3000億円に上る可能性がある、と。
東レは自動車用では独ダイムラーと炭素繊維材料を開発する。日本勢が高いシェアを持つ炭素繊維は機体や車体の軽量化による燃費向上に役立つ。地球温暖化対策を追い風にアルミや鉄に代わる素材として普及が進みそうだ。
 エアバスを傘下に持つ欧州航空防衛宇宙会社(EADS)と基本契約を締結した。
                           (日経新聞より)

◆炭素繊維:
分子構造で炭素の正6角環が網目状になったグラファイト(黒鉛)の炭素からできた高強度、高弾性の繊維。アクリル繊維を焼いて炭素化して作る「PAN(ポリアクリロニトリル)系」と、産業資材に使われる石炭、石油残さ等から作る「ピッチ系」がある。比重は鉄の4分の1で、重量あたり強度は10倍という特徴から、ゴルフのクラブシャフトなどのスポーツ用途や、航空・宇宙、自動車などの用途開発も盛ん。ピッチ系の中で低価格のものは、高温断熱材やシール材としても使用されている。
(現在工業生産されている炭素繊維には、原料別の分類としてPAN系、ピッチ系およびレーヨン系がある。生産量および使用量が最も大きいのはPAN系炭素繊維。
日本の炭素繊維商業生産は1970年代初期からPAN系とピッチ系(等方性)で本格的にスタートし、1980年代後期から異方性ピッチ系炭素繊維が加わり、国内メーカーが技術改良・事業拡大を図ってきた結果、現在では日本の炭素繊維生産は品質、生産量共に世界一の実績を誇るに至っているとのこと)



◇炭素繊維とは、アクリル繊維またはピッチ(石油、石炭、コールタールなどの副生成物)を原料に高温で炭化して作った繊維。
アクリル繊維を使った炭素繊維はPAN(Polyacrylonitrile)、ピッチを使った炭素繊維はPITCHと区分される。



◇炭素繊維協会:
・炭素繊維はほとんど炭素だけからできている繊維といえます。衣料の原料などでお馴染みのアクリル樹脂や石油、石炭からとれるピッチ等の有機物を繊維化して、その後、特殊な熱処理工程を経て作られる「微細な黒鉛結晶構造をもつ繊維状の炭素物質」です。
  
☆現在工業生産されている炭素繊維には、原料別の分類としてPAN系、ピッチ系およびレーヨン系がある。生産量および使用量が最も大きいのはPAN系炭素繊維。
炭素繊維は単独で使用されることはまれで、通常は樹脂・セラミックス・金属などを母材とする複合材料の強化および機能性付与材料として利用されます。その優れた機械的性能(高比強度、高比弾性率)と、炭素質であることから得られる特徴(低密度、低熱膨張率、耐熱性、化学的安定性、自己潤滑性など)を併せ持つため、色々な用途に幅広く使われている。

★航空機への複合材料の応用は、民間航空機をはじめ、軍用機、ヘリコプターなどにも多くの例があるが、いずれの場合も機体を軽くして、より高性能な航空機の開発のために複合材料を利用しており、加えて組み立て作業工数の削減などの副次的効果も実現しているとのこと。


◆ 「炭素繊維強化プラスチックが採用される!」
・民間航空機への複合材の利用は、1940年にレーダードームのGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)化から始まった。
1975年には、NASAが研究的にB727やB737のエレベーター(昇降舵)、DC10の尾翼(垂直安定板)などに複合材を利用し金属構造に対して約30%の軽量化に成功したという。
この研究成果を量産機に採用したのは、米国ボーイング社のB757及びB767のラダー(方向舵)が最初で、それとほぼ同時にB767のエレベーター、スポイラー、アウトボードエルロン、翼胴フェアリング、前・主脚扉、主・尾翼トレイリングエッジパネル、垂直・水平安定板リブ等の2次構造材として機体重量の3%程度のCFRP(炭素繊維強化プラスチック)等の複合材が使われた。
1994年に初飛行に成功した米国ボーイング社のB777には、損傷許容性が重視される1次構造材として、垂直・水平尾翼安定板及びフロアービームに高靭性CFRPが採用された。
 エアバス社においては1988年に就航したA320には、動翼・エンジンナセル等の2次構造材の他に、世界で初めて1次構造材として尾翼にCFRPが採用され、その後、A330及びA340にも全重量の約12%に複合材が採用されている。


◆ 「航空機用途の今後の動向」
エアバスの次期大型旅客機(A380)やボーイングの次期旅客機(B787)では、より広汎にCFRPの採用が計画されており、航空機用途におけるCFRPの利用は、ますます拡大していくものと期待されています。



・限られた資源の中で、人類の叡智が、この領域の開発と応用に使われていることは頼もしいことですね。 低密度、低熱膨張率、耐熱性、化学的安定性、自己潤滑性などを併せ持つということは、すごいことですね。



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