動的酸化試験による再使用型宇宙往還機熱防御システム（TPS）の開発

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宇宙往還機の大気圏再突入の際、機体は高温にさらされる。機体を保護するために、熱防御システム（TPS: Thermal Protection System）が使用されている。再使用型宇宙往還機によるコスト低減を図るには損耗の少ないTPSの開発が必要である。TPSの加熱試験には、大気圏再突入環境の模擬が可能なアーク加熱風洞が用いられる。我々の研究グループでは、コンストリクタ型アーク加熱風洞の開発を行っている。アーク加熱風洞構築については、昨年度に引き続きカソードの最適化を図っている。誘導加熱炉を用いて様々な実験条件でZrカソードの表面窒化を行い、作動試験を行った結果、窒化被膜の厚さや質がアーク放電に大きな影響を与えることが明らかになった。具体的には、最適な被膜厚さがあり、また、均質な被膜厚さを持たせることがアーク点火及び安定した作動に大きく影響することが分かった。その結果、アルゴン気流のプラズマトーチの長時間保持に成功した。一方で、今回の成果から、アーク放電の安定がアノードの損耗にも大きく影響することも明らかになった。一方、TPSの材料作製において、今年度より放電プラズマ焼結法（SPS）を用いてZrB2-SiC作製実験を開始した。過去においては装置の条件上、最高1800℃までの焼結が出来なかったが、より高密度な試料作製のためには、より高温での焼結が必要であることが明らかになった。また、新たな試みとして、より軽量なTiC-TiB2を用いた試料作製を行い、高密度な試料作製に成功した。