次世代型超軽量多孔質アブレータの研究

下一代超轻多孔烧蚀器的研究

• 批准号: 10750659
• 负责人: 山田 哲也
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750659/
• 关键词: アブレータ; 再突入技術; 耐熱材料; 空力加熱; アブレーション; 再突入飛行技術

外部からの高温空気の流入を内部発生する熱分解ガスで防護しようとする現行アブレータに対し、むしろ外部の気体を積極的に内部に取込み、アブレータ未反応母材よりも熱伝導率の低い"空気を内包"することで内部への実効的な熱伝導を抑制する新発想のアブレータの研究を行ってきた。炭素繊維を格子状の3次元立方体形状に配置し、マトリックスの高温粘性の性質を利用して、繊維の格子点のみにマトリックスを付着させた炭素繊維強化型プラスティックアブレータは、従来型の3分の1の密度で、地球周回軌道からの再突入に代表される中程度の加熱環境での良好な耐熱性能を示した。この新型アブレータを宇宙飛翔体の耐熱材料として実用化するためには、繊維径と格子間隔の最適化、また格子点へのマトリックスの選択的に付着させる方法の確立など、材料組成に関する課題があり、もう一方で、このアブレーションメカニズムを実験的/解析的に解明することを課題として掲げ研究を進めてきた。ファイバー径、およびその構成(間隔)に自由度があり、高温気体・熱分解気体の粘性力、表面張力から決定される特性長さを基準に適正なものを選択し、溶剤によってゲル化・低濃度化された樹脂を、プリフォーム(フェルト状の炭素繊維成型体)中に均一分散含浸ようとしたが、最適化には至っていない。しかしながら解析の面では、外部からの高温空気と内部から噴出する熱分解ガスの反応、および炭化層内におけるガスの運動量保存則を考慮したモデル化を行い内部における熱分解ガス圧力を模擬することが可能となった。おれにより、製作時の多孔質度によって外部に噴出される熱分解ガス量を変化させることで熱分解ガスの発生率をある程度制御できることが解析的に判明した。高加熱率下でも、通常のアブレータ以上に熱分解ガスを発生させることが、表面退行を減少させることができると考えている。

The heat decomposition of the high temperature air from the outside and the heat generation from the inside are protected. The heat conduction of the internal heat conduction is suppressed. Carbon fiber lattice and three-dimensional cube shape configuration, the use of carbon fiber lattice point, the use of carbon fiber reinforced three-dimensional configuration, the density of the three-dimensional configuration, the Earth's orbit and re-intrusion represent the medium degree of heating environment good heat resistance performance The research on the heat resistant materials of the new type of space flight body is progressing in the fields of optimization of lattice spacing, optimization of lattice diameter, establishment of methods for selecting lattice points, and analysis of materials composition. The composition (spacing) of carbon fiber is characterized by the degree of freedom, viscosity and surface tension of high temperature gas and thermal decomposition gas. The standard for the selection of appropriate solvent, solvent, and low concentration resin is uniformly dispersed and impregnated in the carbon fiber molded body. The thermal decomposition of the surface, the external high temperature air, the internal high temperature air, the internal high The porosity of the material at the time of production is determined by the amount of thermal decomposition produced by the external injection. At high heating rates, the temperature of the surface usually decreases, and the temperature of the surface decreases.

项目成果

山田哲哉: "大気再突入におけるアブレータ材料の表面挙動" トライボロジスト. 43巻・12号. 21-27 (1998)

Tetsuya Yamada：“大气再入过程中烧蚀材料的表面行为”摩擦学家，第 43 卷，第 12 期。21-27 (1998)

山田哲哉: "再突入飛翔体のアブレーション熱防御" 日本熱物性学会誌「熱物性」. vol.12 No.3(40号). 135-141 (1998)

Tetsuya Yamada：“再入弹丸的烧蚀热防护”日本热物理学会杂志“热物理特性”第 12 卷第 3(40) 期（1998 年）。