並列タイトル等Application of C/C composites to the combustion chamber of rocket engines. Part 1: Heating tests of C/C composites with high temperature combustion gases
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory
一般注記炭素繊維強化炭素複合材は、炭素繊維で強化された炭素複合材であり、比重が約2と非常に小さく、1800K以上ではあらゆる耐熱材料の中でも最も高い比強度を有し、しかもその強度を2300K以上まで保持するという、すぐれた特性を有する材料である。このため、熱的、強度的に厳しい環境での軽量構造部材として宇宙往還機のノーズコーンや機体の構造材、そしてロケット燃焼器などへの応用も検討されている。しかし、C/C材単体では高温酸化し、使用環境が限られるためセラミックなどの耐酸化コーティングが必要となる。耐酸化コーティングにあたってはC/C材とセラミックコーティング材の熱膨張率の大きな差異から、コーティング層に亀裂や剥離が生じる問題がある。本研究の目的は、C/C材を貯蔵性2液推進剤用ロケット燃焼器に適用することである。C/C材をロケット燃焼器に適用するためには、燃焼器としての気密性、コーティング層の耐熱、耐食性、噴射器との接合などの問題がある。そこで本報では、耐熱、耐食性の評価を主目的とし、5種類の直径30mmC/C材円板にSiCをコーティングした供試体を製作し、貯蔵性2液推進剤(NTO/MMH)を用いて発生させた燃焼ガスで、供試体を繰返し加熱する評価試験を行なった。その結果、従来型の供試体に比べマトリックス改質型、傾斜機能コーティング型供試体が耐熱、耐食性の向上に有効であることが示された。
Carbon fiber reinforced carbon composite (C/C composite) has various superior properties, such as high specific strength, specific modulus, and fracture strength at high temperatures of more than 1800 K. Therefore, C/C composite is expected to be useful for many structural materials, such as combustion chamber of rocket engines and nose-cone of space-planes, but C/C composite lacks oxidation resistivity in high temperature environments. To meet the lifespan requirement for thermal barrier coating, ceramic coating has been employed in the hot-gas side wall. However, the main drawback to the use of C/C composite is the tendency for delamination to occur between the coating layer on the hot-gas side and the base materials on the cooling side during repeated thermal heating loads. To improve the thermal properties of the thermal barrier coating, five different types of 30-mm diameter C/C composite specimens constructed with Functionally Gradient Materials (FGMs) and a modified matrix coating layer were fabricated. In this test, these specimens were exposed to the combustion gases of the rocket engine using nitrogen tetroxide (NTO) /monomethyl hydrazine (MMH) to evaluate the properties of thermal and erosive resistance on the thermal barrier coating after the heating test. It was observed that modified matrix and coating with FGMs are effective in improving the thermal properties of C/C composite.
資料番号: AA0004271000
レポート番号: NAL TR-1264
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連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ