実績?研究成果WORKS
2023年度
| 研究開発プロジェクト名 | NEDO「航空機用先進システム実用化プロジェクト」 |
|---|---|
| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 航空機のCO2排出量削減に向けた技術革新として、エンジンを含む航空機システム全体のエネルギーマネジメントの最適化に向けて、ジェットエンジン後方に搭載可能なものとしては世界初となる１MW級の電動機を、国内各社と連携の上開発した。 本電動機を金鲨银鲨_森林舞会游戏-下载|官网電動化システム共同研究センターの新世代モーター特性評価ラボにて評価を実施し、期待される性能が得られること、および、エンジン軸直結時の回転数および出力変化に対応可能であることを確認した。 本研究は，国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）の「航空機用先進システム実用化プロジェクト」の委託業務「次世代エンジン電動推進システム研究開発／電動ハイブリッドシステム」において実施したものである。 |
| 研究成果等 | 以下プレスリリースを参照 IHIプレスリリース(2024/1/12) NEDO事業紹介 |
図1 発電機 試験設備への搭載状況
| 研究開発プロジェクト名 | 航空機用先進システム実用化プロジェクト／次世代電動推進システム研究開発／電動ハイブリッドシステム - 熱?エアマネジメントユニットに関する研究 |
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| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 電動化システム共同研究センターの実証試験装置を用いて、航空機巡行時の機内状態を再現し、電動ECS システムのエネルギー回収率を実験的に求めた。システム作動媒体の取り込み条件として、高度を26000 フィートから35000フィートまで4段階変更させて、温度および圧力の状態を再現し、回収タービンで回収できるエネルギーを求めた。電動コンプレッサ稼動に必要なエネルギーの40%以上が回収できることを本実験で明かにした。この成果は、国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務(JPNP15005)の結果得られたものです。 |
| 研究成果等 | 1、Adachi, T., Takahashi, K., Ishii, S., Seki, N., Oyori, H.,Thermodynamic analysis of a new electric environmental control system with energy recovery turbine, Journal of Thermal Science and Technology, 2024, 19(1), 23-00295
2、Amano, Y., ,Saito, H., Adachi,T., Optimal Operating Conditions for an Electric ECS in Ground Parking Status, 20th international conference on flow dynamics, November 6-8, Sendai, Miyagi, Japan. |
図１ 実験装置全体図
図２ フロー図
| 研究開発プロジェクト名 | 冗長系電動燃料システムにおける制御ロジックの研究開発 |
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| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 航空機用燃料システムの電動化に向けた取り組みとして、燃料ポンプを電動モーターにより直接駆動し、さらに信頼性向上のために、電動燃料ポンプを並列冗長化するシステムが考案されている[1]。本研究は当該システムをターゲットとした冗長制御機能の研究を行い、高性能電動モーターの応用技術の基礎理論構築を目的とする。また、冗長構成としての耐故障性能の評価?検証も目的とする。 これまでに、当該システムの非線形モデルを用いた最適制御設計手法の構築[2]、および耐故障制御のためのモデルベース設計等を実施した。現在は流量制御精度向上を目的として、ポンプ内部リークの数理モデル構築検討およびモデル構築に必要なデータ取得を行っている。 |
| 研究成果等 | [1] N. Morioka, H. Oyori, N. Seki, T. Fukuda et al.： “Thermal management system for the MEE and Engine embedded electric machine” ，ASME GT2018-76356，（2018） [2] Y. Yamamoto, Y. Shibuya, H. Oyori, and M. Muraoka.： “Control Design under Limitation of Current for Electric Fuel Metering System with Redundancy on Aircraft Electrification”, SAE International Journal of Advances and Current Practices in Mobility, Volume 5, Issue 5, pp.1841-1848，（2023） |
図1 冗長電動燃料計量システム[1]
図2 非線形特性を表現した電動燃料システムモデル[2]
図3 ポンプ構造と内部リーク
2022年度
| 研究開発プロジェクト名 | 試作ハルバッハモータの特性評価 |
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| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 内閣府交付金事業「小型軽量電動化システムによる産業創生」における事業のひとつである大出力モータの開発において，試作されたハルバッハモータ（最大出力250kW）の特性試験を行った。 |
| 研究成果等 | 以下プレスリリースを参照 航空機推進系大出力モーター（ハルバッハモーター）試作品の開発に成功しました |
※ハルバッハモーター（横から見た写真。カバー有）
※ハルバッハモーター（正面から見た写真。カバー無）
| 研究開発プロジェクト名 | 冗長系電動燃料システムにおける制御ロジックの研究開発 |
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| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 航空機用燃料システムの電動化に向けた取り組みとして、燃料ポンプを電動モーターにより直接駆動し、さらに信頼性向上のために、電動燃料ポンプを並列冗長化するシステムが考案されている[成果1]。本研究は当該システムをターゲットとした冗長制御機能の研究を行い、高性能電動モーターの応用技術の基礎理論構築を目的とする。また、冗長構成としての耐故障性能の評価?検証も目的とする。 これまでに、当該システムの非線形モデル構築のために、システム同定にて取得した線形モデルに流量増加分に対するリミッタを追加することで、非線形特性をモデル化する方法を考案、シミュレーションと実験結果が一致する事を確認した[成果2]。現在は制御系を最適化した当該システムの耐故障制御設計および制御精度向上のための推定モデル構築を行っている。 |
| 研究成果等 | [成果1] N. Morioka, H. Oyori, N. Seki, T. Fukuda et al. : “Thermal management system for the MEE and Engine embedded electric machine”, ASME GT2018-76356,（2018） [成果2] Y. Yamamoto, Y. Shibuya, H. Oyori, and M. Muraoka. : “Control Design under Limitation of Motor Current for Electric Fuel Metering System with Redundancy on Aircraft Electrification”,SAE 2023-01-0987,（2023） |
※冗長電動燃料計量システム（成果１より引用）
※流量増分リミッタを追加し、非線形特性を表現した電動燃料システムモデル（成果２より引用）
| 研究開発プロジェクト名 | 航空機空調向け熱エアマネジメントシステムの研究 |
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| 研究進捗状況及び研究成果概要 | 近年，航空産業でも脱CO2の動きは加速しており，燃費削減に向けた様々な研究開発が進められている。航空機のシステムにおいて，空調システムが占めるエネルギー消費量は大きく，そのエネルギーはジェットエンジンが生成する圧縮空気である。本来，圧縮空気のエネルギーは効率の観点からエンジンの燃焼に使われることが望ましく，空調システムへの使用は燃費の悪化につながる。 当センターでは空調システムのエネルギー源である圧縮空気を電動コンプレッサによって供給し，さらに機内で発生した熱と圧縮空気が持つエネルギーをタービンで回収することで，効率よくエネルギーを活用する熱エアマネジメントシステムの開発に取り組んでいる。2022年度はシステム成立性を確認するため，流量を絞ったサブスケールの地上試験リグを製作し，巡航高度相当におけるシステム実証試験を実施した。現在は試験結果の評価ならびに運用性評価試験の条件検討を実施している。 この成果は，国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務(JPNP15005)の結果、得られたものである。 |
| 研究成果等 | 特になし |
※熱エアマネジメント実験システムの概念図
※熱エアマネジメント実験システム