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流体・構造解析とは?課題と対策・製品を解説

宇宙における流体・構造解析とは?
宇宙空間における流体(大気、プラズマなど)の挙動や、宇宙機・構造物の強度、変形、振動などを予測・評価する技術です。ロケット、人工衛星、宇宙ステー ションなどの設計・開発、運用において、安全性と信頼性を確保するために不可欠な分野です。
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【航空宇宙向け】磁石ユニット(磁石組立品)
航空宇宙業界の姿勢制御システムにおいては、極めて高い信頼性と、環境変化に左右されない安定した磁気特性が求められます。微細な磁場分布の乱れや漏洩磁場は、精密機器の誤作動や制御精度の低下を招く要因となるため、設計段階からの厳密なシミュレーションと最適化が不可欠です。当社の磁気ユニットは、独自の磁場解析および構造解析技術に基づき、お客様の仕様に合わせた最適な磁気回路を設計・製作することで、これらの課題解決に貢献します。
【活用シーン】
・人工衛星や宇宙探査機の姿勢制御用アクチュエータ
・精密な磁場制御を必要とする航空宇宙用計測機器
・漏洩磁場を最小限に抑える必要がある電子制御ユニット
【導入の効果】
・高精度な磁場解析による、設計段階での磁気回路完成度の向上
・シミュレーションに基づく漏洩磁場の最小化による、周辺機器への影響低減
・NEOMAXブランドの高性能磁石採用による、安定した磁気特性の確保
【宇宙開発向け】軌道力学の検証教育を『Mathematica』
宇宙開発の研究や教育では、軌道力学のモデルを試作し、計算結果を検証する作業が研究の核になります。重力場や摂動を考慮した運動方程式を立て、数値積分し、結果を可視化して妥当性を確かめる。この試行錯誤を一つの環境で素早く回せることが、研究のスピードと深さを大きく広げます。
『Mathematica』は、微分方程式の求解、数値積分、記号計算、可視化までをシームレスにつなぐ、6,000を超える関数を備えた統合システムです。アイデアを思いついたその場で計算式に起こし、結果を確かめ、次の一手へ進められます。研究・検証・教育のあらゆる場面で、軌道力学の探究を力強く後押しします。
【活用シーン】
・運動方程式の記号的な導出と数値解の検証
・摂動を考慮した軌道モデルのプロトタイピング
・軌道計算アルゴリズムの試作と妥当性確認
・教育・研究目的での軌道の可視化
【導入の効果】
・モデルの試作から検証までを一つの環境で完結
・記号計算による手計算の検算をスマートに
・計算結果の鮮やかな可視化で理解が深まる
・研究・教育のプロトタイピングを加速
【航空宇宙向け】バーチャル押出ラボシリーズ
【航空宇宙向け】振動データの分析に 『FlexPro』
航空宇宙分野では機体の安全性と性能を確保するために、振動解析が不可欠です。FlexProは航空宇宙業界の要件に特化した豊富なオプションと組みあわせて利用できます。スペクトル解析オプションでは、ショック応答スペクトル(SRS)により機械的衝撃や定常ランダム振動の損傷ポテンシャルを推定でき、短時間フーリエ変換や連続ウェーブレット変換(CWT)で非定常信号の時間・周波数成分を同時に解析できます。次数 解析モジュールでは、回転速度域への信号変換とオーダースペクトル・オーダーカーブの算出が可能で、定速・変速両方の回転機械の解析に対応しています。カウントプロシージャモジュールでは、Rainflowカウンティングによる疲労解析にも対応しています。
【活用シーン】
・航空機やロケットの構造振動解析
・エンジンや部品の耐久性試験における振動データ分析
・宇宙空間での環境振動シミュレーション
・開発段階での性能評価とリスク低減
【導入の効果】
・振動データの迅速なインポートと解析
・詳細なグラフ作成による現象の可視化
・FFT、次数解析など専門的な解析機能の活用
・解析結果のドキュメント作成による効率化
【航空宇宙向け】高速度X線透視システム『TXMotion』
航空宇宙分野における構造解析では、極限環境下での部品の挙動や、微細な内部構造の変化を正確に把握することが、安全性と信頼性の確保に不可欠です。特に、実機での試験や開発段階においては、外装の材質を変更することなく、実際の素材のまま内部の動的な挙動をリアルタイムで捉えることが求められます。これにより、潜在的なリスクを早期に発見し、より精度の高い設計改善につなげることが可能となります。当社高速度X線透視システム『TXMotion』は、こうした航空宇宙分野の高度な要求に応えるために開発されました。
【活用シーン】
・ロケット打ち上げ時の部品の挙動解析
・衛星搭載機器の耐環境試験における内部構造の変化観察
・航空機用エンジンの動作中の内部挙動解析
【導入の効果】
・実機と同等の材質での内部挙動の正確な把握
・高速かつ微細な現象のリアルタイム可視化による、問題点の早期発見
・構造解析の精度向上と開発期間の短縮
・製品の信頼性向上と安全性確保
【航空宇宙試験向け】NEO Booster
航空宇宙業界の試験用途では、信頼性の高いガス供給が不可欠です。特に、高圧ガスを用いた試験においては、ガスの純度と安定した圧力が、試験結果の正確性を左右します。不適切なガス供給は、試験データの誤りや、試験設備の損傷につながる可能性があります。NEO Boosterは、高効率エネルギー設計と独自の伝達構造により、少ない電力で高い圧縮比を実現し、試験の効率化に貢献します。※高圧ガス保安法適合
【活用シーン】
・航空宇宙部品の耐圧試験
・各種不活性ガスの圧縮
・ライトガスガンの作動流体の圧縮
【導入の効果】
・高圧ガスを安定供給し、試験の信頼性を向上
・省スペース設計により、試験スペースを有効活用
・オイルフリー設計により、クリーンなガス供給を実現
【航空宇宙向け】グラファイト・カーボン加工事例
高温・高圧環境に耐えうるノズルですが大きなものでは、ロケットやタービンエンジン、また鋳造、電子、化学、ガラスやセラミックス等様々な分野で、耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れた材料が求められます。不適切な材料選定や加工は、ノズルの性能劣化や破損につながる可能性があります。お客様のニーズに合わせたオーダーメイドのノズル加工を提供します。
【活用シーン】
・高温環境下での部品
・ロケットエンジンノズル
・タービンエンジンノズル
・鋳造、溶解
・電子、半導体
・化学
・航空宇宙
【導入の効果】
・耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れたノズルを提供
・オーダーメイド対応による最適な形状とサイズの実現
・高い信頼性と耐久性
航空宇宙分野に強く実績多数のKELLER圧力センサ!
KELLER Pressureは1997年以来、航空宇宙産業の幅広いセクターに圧力センサを供給しており、圧力測定技術は、何十万時間もの飛行でその信頼性を証明してきました。航空宇宙分野は信頼性が何より重要であり、使用される製品はこの点で自らを証明しています。
【実績一例:宇宙分野】
〇ロケット(燃料、酸化剤)
〇人工衛星(大気圏突入時の気圧計測)
〇燃焼圧測定
〇機体の姿勢制御
〇デトネーション
〇国際宇宙ステ ーション(ISS)
【実績一例:航空分野】
〇客室における圧力制御
〇油圧ディストリビューターとフィルター
〇バルブ制御
〇燃料ポンプ
〇給油システム
〇空調システム
〇換気
〇パイロットへの緊急酸素供給
それぞれがいかに異なるものであるか、また圧力測定技術に対する要求がいかに幅広いものであるか、お分かりいただけるかと思います。
カスタム対応は可能ですが、標準的なカタログ品でも多くの実績があるのがKELLERの強みです。それにより部品調達・管理、コスト、納期が大幅に改善されます。
航空宇宙分野に強いKELLERにぜひご相談下さい!
6軸モーションベース(中・大型タイプ)『MBシリーズ』
Eagle ADC エアデータコンピューター
Eagle ADC はVectoflow における最高グレードのエアデータコンピュータで、高い耐久性と信頼性により過酷な環境下でも精度の高い計測を行えるよう設計されています。
RTCA DO-160G 規格に準拠し、堅牢性に加え、小型で軽量なパッケージで、多様な設置環境と可搬性を実現します。
高精度センサーと堅牢な演算コアを搭載したEagle ADC は、圧力と温度のリアルタイム計測に加え、エンジニアリング値の正確な算出が可能。Vectoflow が校正した5 穴プローブ、全温度(TAT)プローブ、あるいはピトー静圧プローブと組み合わせることで、完全かつ高精度なエアデータソリューションを構築します。
【航空・宇宙関連分野の方必見!】風洞操作卓
Vectoflow - ピトープローブ
二液式ロケット用圧力センサ
オランダ・デルフトの学生チームは、過酸化水素を推進剤とする二液式ロケットを開発しています。最適な部品を探し求められる中、KELLER Pressureがそこに関わることとなりました。
過酸化水素を推進剤とするロケットは決して新しいものではありません。しかし、この燃料方式は第二次世界大戦や宇宙開発初期以来、ほとんど使われなくなっていました。「私たちは学生レベルで、低コストかつゼロから開発する形でこの燃料を再現したいと思いました。最初は“とにかく飛ばす”ことが目的でしたが、進めるうちに“飛行可能な機体”を設計する段階にまで発展しました」
KELLER Pressureのセンサは2種類使用されています(エンジン内の圧力測定にはM5HB、過酸化水素とエタノールタンクの圧力測定には7LCを採用)。これらのセンサは軽量・コンパクトで、材料の適合性も非常に優れています。加えて技術仕様がオープンに公開されている点も評価頂きました。必要な情報はすべてウェブサイトで確認でき、販売担当に問い合わせなくても、適合判断が可能。使用を決定してからのコミュ ニケーションもスムーズに行うことができました。
詳細は下記関連リンクから!
実験からCAEまで コンサルテーションサービス
実験からCAEまであらゆる顧客のニーズに対応する『コンサルティングサービス』
のご案内です。
ドイツ本社は、CAE関連のコンサルテーション会社としては、ヨーロッパ最大!
主に自動車、航空宇宙及び医療業界において様々なCAEサービスを提供しております。
【特徴】
●TECOSIM活用メリット●
・全世界のOEMおよびサプライヤーに対するエンジニアリングサービスの実績、認知度
および強力な信頼関係
・最先端のシュミレーション技術、プロセス、製品の技術開発能力および豊富な経験
・サービス提供、人材派遣(海外からも含む)、工数提供に対し迅速に対応
・お客様業務のバッファーとして利用可能
※その他機能や詳細については、カタログダウンロードもしくはお問い合わせ下さい。
圧力センサが液体推進ロケットをモニター!
ウィーン工科大学の学生によって運営される「TU Vienna Space Team」は、ロケットプロジェクト「Lamarr」に取り組んでおり、推進剤にエタノールと液体酸素を使用した液体ロケットの打ち上げに取り組んでいます。
「Lamarr」ロケットにはKELLER Pressure社の圧力センサPAA-23SY、PAA-21Y、PD-39Xシリーズが搭載されています。これらの高精度圧力センサは、ミッションの順調な進行に欠かせない重要な役割を果たしてい ます。圧力センサは加圧タンクや燃料タンク、ロケットエンジンの燃焼室内の圧力を測定します。プロジェクトチームはセンサから供給される測定データを用いて、安定した飛行に不可欠な様々な要素を監視・制御します。
航空宇宙分野における圧力測定技術は最高レベルの安全基準に準拠しており、機能性に対して高い要求があります。したがってこの分野では、各お客様毎に特化した高度に専門化した圧力測定システムを製作します。「Lamarr」プロジェクトでは、KELLER Pressure社の標準仕様のピエゾ抵抗型圧力トランスミッタを選択してくれました。気になる続きは下記リンクより!
VectoADP-Beak ソニックエアデータプローブ
リアルタイム空中マッピングシステム















