CFRP表面状態による着雷現象を反映した熱・電気連成解析に基づく被雷損傷モデル

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航空機の一次構造部材に使用されている東レT800/3900-2Bの擬似等方積層板について、Cuメッシュと塗装の有無による4種類の表面状態の試験片を作成して、SAEの試験波形からA, B, C波形を元に修正を加えた複合波形を用いて模擬雷撃試験を行った。雷撃試験における着雷位置の挙動を高速度カメラで撮影し、試験片表面の温度変化をサーモグラフィで計測した。また、被雷後の試験片の損傷を超音波探傷により評価した。その結果、金属材料の場合は塗装が絶縁層となるため、複合波形の着雷位置が一カ所になるのに対して、CFRPの場合、雷電流が流れることによるジュール発熱で着雷位置から離れたところで樹脂の熱分解を生じ、熱分解ガスの放出により塗装が破壊され、A波形による着雷位置と異なる箇所にC波形で被雷することを明らかにした。超音波探傷の結果、Cuメッシュなし試験片の被雷損傷はＡ波形によるもので、Ｃ波形による被雷損傷は表層のみと判断された。また、Cuメッシュを有する試験片の場合、A波形によりCuメッシュ形状に沿ったメッシュの溶損を生じ、その後のC波形では着雷位置が移動し、A波形によるメッシュの溶損よりも広範囲の損傷を生じることを確認した。被雷損傷に関する数値解析モデルの改良にも着手し、高速度カメラ像から得られたアークルート径を用いて、C波形がCuメッシュなし塗装なしの試験片の被雷損傷に与える影響の解析を開始した。