耐熱CFRPサンドイッチパネルを用いた軽量熱防御システムの開発

使用耐热CFRP夹芯板开发轻质热防护系统

基本信息

批准号：
16K18314
负责人：
久保田勇希
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大気圏再突入カプセルの熱望魚システムは、アブレータ、構造部材、断熱材の三つの材料から構成される。本研究では、宇宙航空研究開発機構（JAXA）が独自で開発したポリイミド樹脂TriA-Xの耐熱性を応用し、カプセル主構造と断熱材が一体となった革新的な軽量熱防御システムの検討を行った。初年度では目標であった高密度ポリイミドアブレータの開発に成功した。ポリイミド樹脂を母材とした複合材量では成形時に樹脂溶媒が残存するため、10mm以上の厚い供試体成形は困難であった。申請当初の予定では、溶媒レスの耐熱ポリイミド樹脂を開発することで、その成形性向上を図る予定であったが、耐熱性の低下が懸念された。そこで、プリプレグ状態で乾燥処理を行うことで、40mmの高密度ポリイミドアブレータの成形に成功した。さらに、初年度では高密度ポリイミドアブレータと、構造断熱部材となる耐熱ポリイミドサンドイッチパネルの接着技術を確立し、その応答性評価の一部を実施した。その結果、40％の軽量化が可能となることを明かにした。次年度である平成29年度では、アーク風洞試験を用いてさらなる熱応答性評価を実施し、種々の加熱条件における優位性を実証した。また各種物性値を取得し、簡便ではあるものの、アーク風洞環境における熱応答性解析を実施した。これにより各加熱環境における最適なアブレータ厚みを算出し、その性能の最大化を目指した。また、ポリイミドアブレータ作製の技術を応用し、申請当初は想定していなかった新たな技術の確立に成功した。乾燥プリプレグを用いてアブレータを中密度化する技術を開発し、さらにはアブレータの厚み方向に密度傾斜を持たせる技術アイデアを生み出した。

大气再入胶囊的理想鱼类系统由三种材料组成：烧蚀器，结构构件和热绝缘材料。在这项研究中，我们应用了由日本航空航天勘探局（JAXA）独立开发的聚酰亚胺树脂Tria-X的耐热性，并检查了一个创新的轻质热保护系统，该系统结合了主胶囊结构和热隔热。在第一年，我们成功地开发了一个高密度的聚酰亚胺疗程，这是我们的目标。在多酰亚胺树脂作为基本材料的复合材料中，树脂溶剂在成型过程中残留，因此很难塑造厚度为10 mm或更多的样品。最初的计划是通过开发一种无抗溶剂的聚酰亚胺树脂来改善树脂的可变性，但人们担心它会降低耐热性。因此，通过在预处理状态下进行干燥，成功进行了40毫米的高密度聚酰亚胺烧蚀剂的成型。此外，在第一年，我们建立了用于高密度聚酰亚胺烧蚀剂和耐热的聚酰亚胺三明治板的粘附技术，这些夹层是结构性绝缘构件，并部分评估了它们的反应性。结果，它表明可以将重量降低40％。在下一个财政年度，即2017年，使用弧风隧道测试进行了进一步的热响应评估，并在各种加热条件下证明了其优势。此外，还获得了各种物理特性，尽管这很简单，但在弧风隧道环境中进行了热响应分析。这可以计算每个加热环境中最佳的烧蚀厚度，并旨在最大化其性能。此外，通过应用技术来制造聚酰亚胺的泡沫，我们成功地建立了一种新技术，这种技术在应用时并未被期望。该公司使用Dry PrepReg开发了一种用于中等密度的技术，还创建了一个技术思想，以在玻璃仪的厚度方向上创建密度梯度。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

アブレータ、プリプレグ、アブレータの製造方法、及びアブレータ用のプリプレグの製造方法

烧蚀体、预浸料、烧蚀体的制造方法以及烧蚀体用预浸料的制造方法

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Thermal response and recession resistance of new thermal protection system using high-temperature sandwich panel

使用高温夹芯板的新型热防护系统的热响应和抗衰退性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
Proceeding of International Astronautical Congress 2017
影响因子：
0
作者：
Ousei Miyamoto;Yuki Kubota;Takuya Aoki;Yuichi Ishida;Toshio Oasawara;Shinjiro Umezu
通讯作者：
Shinjiro Umezu

アブレータ、及びアブレータの製造方法

烧蚀装置及烧蚀装置的制造方法