JP2001247100A - アブレータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温加熱時の表面損耗を低減し、さらに接着
剤が不要なアブレータ構造を提供する。 【解決手段】 アブレータ１０は宇宙往還機の高温加熱
部位に用いられる。アブレータ１０は、基材１３の表面
１３ａ側に、所定の含浸厚さだけ樹脂１４を高密度に含
浸して形成される。基材１３は、機体の断熱材であるセ
ラミックタイルであり、樹脂１４を溶媒１５で希釈した
溶液１６に、基材１３の表面１３ａ側を浸漬し、真空環
境下に置くことで樹脂１４を所定の含浸厚さだけ、高密
度に含浸させる。高密度で樹脂１４が含浸することによ
り、再突入時の表面損耗が低下する。表面側１３ａと裏
面側１３ｂを接着剤で接着する必要がなく、軌道上にお
いて安定した排熱機能を保持できる。
剤が不要なアブレータ構造を提供する。 【解決手段】 アブレータ１０は宇宙往還機の高温加熱
部位に用いられる。アブレータ１０は、基材１３の表面
１３ａ側に、所定の含浸厚さだけ樹脂１４を高密度に含
浸して形成される。基材１３は、機体の断熱材であるセ
ラミックタイルであり、樹脂１４を溶媒１５で希釈した
溶液１６に、基材１３の表面１３ａ側を浸漬し、真空環
境下に置くことで樹脂１４を所定の含浸厚さだけ、高密
度に含浸させる。高密度で樹脂１４が含浸することによ
り、再突入時の表面損耗が低下する。表面側１３ａと裏
面側１３ｂを接着剤で接着する必要がなく、軌道上にお
いて安定した排熱機能を保持できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙往還機などの
熱防護材に用いられるアブレータに関する。
熱防護材に用いられるアブレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙往還機、回収カプセル等の宇宙機の
熱防護材としてアブレータが用いられる。アブレータ
は、大気圏再突入時の高温加熱時に、それ自身が炭化、
溶融、昇華することにより、機体内部が高温になること
を防ぐ。
熱防護材としてアブレータが用いられる。アブレータ
は、大気圏再突入時の高温加熱時に、それ自身が炭化、
溶融、昇華することにより、機体内部が高温になること
を防ぐ。
【０００３】この際、再突入時における空力特性に影響
を与えないように、アブレータの表面損耗を設計値以下
に抑えることが要求される。このためには、アブレータ
を高密度化する必要があり、その結果、アブレータの重
量が増加する。従来の含浸タイプのアブレータでは、基
材に樹脂を含浸させる際に、溶媒によって樹脂を希釈し
た含浸溶液を準備し、十分な量の溶液中に基材を浸す。
含浸溶液は毛細管現象により基材中に均一に含浸され、
この後、乾燥により溶媒を揮発させてアブレータを完成
させる。
を与えないように、アブレータの表面損耗を設計値以下
に抑えることが要求される。このためには、アブレータ
を高密度化する必要があり、その結果、アブレータの重
量が増加する。従来の含浸タイプのアブレータでは、基
材に樹脂を含浸させる際に、溶媒によって樹脂を希釈し
た含浸溶液を準備し、十分な量の溶液中に基材を浸す。
含浸溶液は毛細管現象により基材中に均一に含浸され、
この後、乾燥により溶媒を揮発させてアブレータを完成
させる。
【０００４】また、従来の宇宙機では、基体表面に取付
けた断熱材の上に、アブレータが接着される。再突入前
の地球周回軌道においては、熱サイクルによってアブレ
ータと断熱材の接着面も−１００〜＋１００℃程度の熱
サイクルを受けることとなる。また、惑星探査ミッショ
ン等の場合、太陽に面している部分はさらに高温となる
が、それと逆の面は極低温となることが予測され、この
際に−２００〜＋１００℃の温度勾配ができることとな
る。
けた断熱材の上に、アブレータが接着される。再突入前
の地球周回軌道においては、熱サイクルによってアブレ
ータと断熱材の接着面も−１００〜＋１００℃程度の熱
サイクルを受けることとなる。また、惑星探査ミッショ
ン等の場合、太陽に面している部分はさらに高温となる
が、それと逆の面は極低温となることが予測され、この
際に−２００〜＋１００℃の温度勾配ができることとな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アブレータの表面損耗
は、アブレータの密度に依存し、高密度にするほど表面
損耗が小さくなる。しかし上述のアブレータの製造方法
では、表面損耗要求を満足するような高密度で全体が均
一に含浸され、アブレータの重量が増加する。
は、アブレータの密度に依存し、高密度にするほど表面
損耗が小さくなる。しかし上述のアブレータの製造方法
では、表面損耗要求を満足するような高密度で全体が均
一に含浸され、アブレータの重量が増加する。
【０００６】また、上述のような−１００〜＋１００℃
の熱サイクルおよび−２００〜＋１００℃の温度勾配を
受けるような環境下では、現状のエポキシ系接着剤を用
いているアブレータと断熱材の接着部分において、接着
剤が劣化することにより、要求される排熱機能が損害さ
れる可能性がある。
の熱サイクルおよび−２００〜＋１００℃の温度勾配を
受けるような環境下では、現状のエポキシ系接着剤を用
いているアブレータと断熱材の接着部分において、接着
剤が劣化することにより、要求される排熱機能が損害さ
れる可能性がある。
【０００７】本発明の目的は、軽量で、アブレータと断
熱材の接着剤を必要としないアブレータ構造を提供する
ことである。
熱材の接着剤を必要としないアブレータ構造を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、機体の外表面に設けられ、高温加熱時にそれ自身が
炭化、溶融、昇華することにより、機体内部が高温にな
ることを防ぐアブレータにおいて、剛性を有する多孔質
材料である基材の外方に臨む表面側のみに、高密度に樹
脂が含浸されることを特徴とするアブレータである。
は、機体の外表面に設けられ、高温加熱時にそれ自身が
炭化、溶融、昇華することにより、機体内部が高温にな
ることを防ぐアブレータにおいて、剛性を有する多孔質
材料である基材の外方に臨む表面側のみに、高密度に樹
脂が含浸されることを特徴とするアブレータである。
【０００９】本発明に従えば、樹脂が基材の表面側のみ
に高密度に含浸されることにより、再突入時の表面損耗
が同じであって、従来のアブレータより重量を軽くする
ことが可能であり、逆に、基材と樹脂とを含むアブレー
タ全体の重量を従来のアブレータと同じとして、再突入
時の表面損耗を小さくすることが可能である。
に高密度に含浸されることにより、再突入時の表面損耗
が同じであって、従来のアブレータより重量を軽くする
ことが可能であり、逆に、基材と樹脂とを含むアブレー
タ全体の重量を従来のアブレータと同じとして、再突入
時の表面損耗を小さくすることが可能である。
【００１０】請求項２記載の本発明は、樹脂を溶媒に希
釈した溶液に、基材の表面側を浸漬し、低圧環境下に置
くことで、基材の表面側のみに樹脂を高密度に含浸させ
ることを特徴とする。
釈した溶液に、基材の表面側を浸漬し、低圧環境下に置
くことで、基材の表面側のみに樹脂を高密度に含浸させ
ることを特徴とする。
【００１１】本発明に従えば、基材の表面側を樹脂に浸
漬し、低圧、たとえばほぼ真空にすることにより樹脂を
含浸させることができる。この際、浸漬する含浸溶液の
量を調整することで、含浸厚さ、つまり表面から樹脂が
含浸する厚さを容易に調整することができるとともに、
含浸溶液の樹脂濃度を調整することにより含浸部分の密
度を調整することができる。またこれらの含浸作業を繰
返すことにより、より高密度に樹脂を含浸することがで
きる。
漬し、低圧、たとえばほぼ真空にすることにより樹脂を
含浸させることができる。この際、浸漬する含浸溶液の
量を調整することで、含浸厚さ、つまり表面から樹脂が
含浸する厚さを容易に調整することができるとともに、
含浸溶液の樹脂濃度を調整することにより含浸部分の密
度を調整することができる。またこれらの含浸作業を繰
返すことにより、より高密度に樹脂を含浸することがで
きる。
【００１２】請求項３記載の本発明の前記基材は、セラ
ミックタイルであることを特徴とする。
ミックタイルであることを特徴とする。
【００１３】たとえば、宇宙往還機は断熱材には、主と
してセラミックタイルが用いられており、セラミックタ
イルによって外表面が覆われる。その中で、エレボン端
部等の高加熱率部位にアブレータが取付けられる。その
ため、アブレータの基材をセタミックタイルとすること
で、機体の取付方法等もその他のセタミックタイル取付
と同様の方法で適用でき、宇宙往還機のアブレータの基
材としては最適である。
してセラミックタイルが用いられており、セラミックタ
イルによって外表面が覆われる。その中で、エレボン端
部等の高加熱率部位にアブレータが取付けられる。その
ため、アブレータの基材をセタミックタイルとすること
で、機体の取付方法等もその他のセタミックタイル取付
と同様の方法で適用でき、宇宙往還機のアブレータの基
材としては最適である。
【００１４】請求項４記載の本発明は、樹脂とともに充
填材を基材に含浸させることを特徴とする。
填材を基材に含浸させることを特徴とする。
【００１５】樹脂の密度は、基材の真密度に比べて低密
度であり、樹脂とともにカーボン等の充填材を含浸によ
って充填させることにより、基材の表面側をより高密度
とすることができ、性能向上をはかることができる。
度であり、樹脂とともにカーボン等の充填材を含浸によ
って充填させることにより、基材の表面側をより高密度
とすることができ、性能向上をはかることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
あるアブレータ１０を示す断面図である。本実施形態の
アブレータ１０は、宇宙往還機の高加熱部位であるエレ
ボン端部に用いられる。エレボン端部は、翼に対してわ
ずかな隙間をあけて対向して配置されるので、再突入時
に非常に高温となる。宇宙往還機の機体の外表面は断熱
材で覆われるが、高加熱部位のみ断熱材だけでなく、ア
ブレータが設けられる。
あるアブレータ１０を示す断面図である。本実施形態の
アブレータ１０は、宇宙往還機の高加熱部位であるエレ
ボン端部に用いられる。エレボン端部は、翼に対してわ
ずかな隙間をあけて対向して配置されるので、再突入時
に非常に高温となる。宇宙往還機の機体の外表面は断熱
材で覆われるが、高加熱部位のみ断熱材だけでなく、ア
ブレータが設けられる。
【００１７】図１において、参照符１１は機体のアルミ
構体であり、エポキシ樹脂などの接着剤１２によってア
ブレータ１０が貼付けられる。アブレータ１０は、多孔
質材料からなり、密度０．２ｇ／ｃｍ程度で、厚さ５０
ｍｍ程度の基材１３に対し、外方に臨む表面１３ａ側に
所定の含浸厚さ、たとえば５〜２０ｍｍ程度で、所定の
高密度で、たとえば０．７ｇ／ｃｍ3以上、好ましく
は、１．０〜１．５ｇ／ｃｍ3程度で樹脂１４を含浸さ
せて製造する。
構体であり、エポキシ樹脂などの接着剤１２によってア
ブレータ１０が貼付けられる。アブレータ１０は、多孔
質材料からなり、密度０．２ｇ／ｃｍ程度で、厚さ５０
ｍｍ程度の基材１３に対し、外方に臨む表面１３ａ側に
所定の含浸厚さ、たとえば５〜２０ｍｍ程度で、所定の
高密度で、たとえば０．７ｇ／ｃｍ3以上、好ましく
は、１．０〜１．５ｇ／ｃｍ3程度で樹脂１４を含浸さ
せて製造する。
【００１８】本実施形態の基材１３は、機体の断熱材と
して使用される中密度セラミックタイルを用いる。つま
り、本発明のアブレータ１は、断熱材とアブレータとが
一体化した構造となる。セラミックタイルは、シリカ繊
維とアルミナ繊維とを有機または無機のバインダを用い
て成形して形成される。基材としてはこのようなセラミ
ックタイルに限らず、たとえば、アルミナ繊維、カーボ
ン繊維、炭化珪素繊維、ジルコニア繊維などを有機また
は無機のバインダによって成形して形成したものであっ
ても良い。また、基材の他の形態として、カーボンまた
は炭化珪素などのフォーム材から形成したものであって
も良い。
して使用される中密度セラミックタイルを用いる。つま
り、本発明のアブレータ１は、断熱材とアブレータとが
一体化した構造となる。セラミックタイルは、シリカ繊
維とアルミナ繊維とを有機または無機のバインダを用い
て成形して形成される。基材としてはこのようなセラミ
ックタイルに限らず、たとえば、アルミナ繊維、カーボ
ン繊維、炭化珪素繊維、ジルコニア繊維などを有機また
は無機のバインダによって成形して形成したものであっ
ても良い。また、基材の他の形態として、カーボンまた
は炭化珪素などのフォーム材から形成したものであって
も良い。
【００１９】含浸させる樹脂１４としてはは、たとえば
シリコン樹脂、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂を用
いる。本実施形態では、珪素（Ｓｉ）を含み、炭化後の
表面損耗の低いシリコン樹脂を用いる。次に、図２を参
照してアブレータ１０の製造方法の一例について説明す
る。
シリコン樹脂、フェノール樹脂またはエポキシ樹脂を用
いる。本実施形態では、珪素（Ｓｉ）を含み、炭化後の
表面損耗の低いシリコン樹脂を用いる。次に、図２を参
照してアブレータ１０の製造方法の一例について説明す
る。
【００２０】（１）ビーカ２０で樹脂１４を有機溶媒１
５で希釈し、含浸溶液１６を準備する。ここで、準備す
る溶液の量は、予め定める含浸厚さ、つまりアブレータ
１０の外方に臨む表面１３ａからの樹脂の厚さ、および
基材１３の形状、仕様などに基づいて決定する。なお、
計算方法に関しては後述する。 （２）基材１３を、表面側１３ａを下にして、ビーカ２
０の含浸溶液１６に浸漬する。 （３）基材１３を浸漬したビーカ２０をベルジャー２２
内に挿入し、密閉して真空ポンプ２３で真空引きする。
また、ビーカ２０には、所定の含浸厚さに対応した量の
溶液１６のみあるので、所定の含浸厚さまで溶液１６を
含浸すると、余剰な含浸溶液１６がなくなるため、それ
以上は含浸されない。つまり、溶液１６は浸漬される基
材１３の表面１３ａ側に所定の厚さだけ含浸され、裏面
１３ｂ側までは含浸されない。またさらに、大気圧下で
含浸させるより短時間で樹脂１４を含浸させることがで
きる。 （４）ビーカ１３内の溶液１６がほぼ全て基材１３に含
浸されると、真空引きを終了し、バルブ２４を開いてベ
ルジャー２２内の大気開放を行う。 （５）溶液１６を含浸した基材１３をビーカから取り出
し、恒温槽２５に挿入して乾燥させる。すなわち、溶媒
１５を揮発させる。 （６）溶媒１５が完全に揮発すると、恒温槽２５から取
り出し、アブレータ１０が完成する。
５で希釈し、含浸溶液１６を準備する。ここで、準備す
る溶液の量は、予め定める含浸厚さ、つまりアブレータ
１０の外方に臨む表面１３ａからの樹脂の厚さ、および
基材１３の形状、仕様などに基づいて決定する。なお、
計算方法に関しては後述する。 （２）基材１３を、表面側１３ａを下にして、ビーカ２
０の含浸溶液１６に浸漬する。 （３）基材１３を浸漬したビーカ２０をベルジャー２２
内に挿入し、密閉して真空ポンプ２３で真空引きする。
また、ビーカ２０には、所定の含浸厚さに対応した量の
溶液１６のみあるので、所定の含浸厚さまで溶液１６を
含浸すると、余剰な含浸溶液１６がなくなるため、それ
以上は含浸されない。つまり、溶液１６は浸漬される基
材１３の表面１３ａ側に所定の厚さだけ含浸され、裏面
１３ｂ側までは含浸されない。またさらに、大気圧下で
含浸させるより短時間で樹脂１４を含浸させることがで
きる。 （４）ビーカ１３内の溶液１６がほぼ全て基材１３に含
浸されると、真空引きを終了し、バルブ２４を開いてベ
ルジャー２２内の大気開放を行う。 （５）溶液１６を含浸した基材１３をビーカから取り出
し、恒温槽２５に挿入して乾燥させる。すなわち、溶媒
１５を揮発させる。 （６）溶媒１５が完全に揮発すると、恒温槽２５から取
り出し、アブレータ１０が完成する。
【００２１】このようにして、表面１３ａ側に所定の厚
さだけ高密度に樹脂１４を含浸し、断熱材と樹脂１４と
が一体となったアブレータ１０が得られる。
さだけ高密度に樹脂１４を含浸し、断熱材と樹脂１４と
が一体となったアブレータ１０が得られる。
【００２２】また、樹脂１４が表面１３ａ側に高密度に
含浸されることにより、前述した従来技術のアブレータ
と全体の重量をほぼ同じとして、再突入時の表面損耗を
低下させることができる。また、従来は基材１３と樹脂
１４のアブレータ部分と基材１３のみの断熱材部分を接
着剤により固定していたが、これを共通の基材とするこ
とで接着剤が不要となる。
含浸されることにより、前述した従来技術のアブレータ
と全体の重量をほぼ同じとして、再突入時の表面損耗を
低下させることができる。また、従来は基材１３と樹脂
１４のアブレータ部分と基材１３のみの断熱材部分を接
着剤により固定していたが、これを共通の基材とするこ
とで接着剤が不要となる。
【００２３】アブレータ１０の表面損耗は、表面の樹脂
１４の密度によって決まり、密度が高いほど、再突入時
の表面損耗を低減することができる。したがって、たと
えば多孔質材料である基材１３の空隙率が高く、樹脂１
４を含浸させただけでは充分な密度を得られない場合に
は、たとえばカーボンまたは炭化珪素などの充填材を含
浸させ、密度をさらに高くしてもよい。この場合、充填
材を溶液１６に混入して、樹脂１４とともに基材１３に
充填材を含浸させる。
１４の密度によって決まり、密度が高いほど、再突入時
の表面損耗を低減することができる。したがって、たと
えば多孔質材料である基材１３の空隙率が高く、樹脂１
４を含浸させただけでは充分な密度を得られない場合に
は、たとえばカーボンまたは炭化珪素などの充填材を含
浸させ、密度をさらに高くしてもよい。この場合、充填
材を溶液１６に混入して、樹脂１４とともに基材１３に
充填材を含浸させる。
【００２４】次に、基材１３に含浸させる樹脂量の計算
方法について説明する。まず、ここで用いる基材の形
状、仕様は以下のとおりであるものとする。（図３参
照） 直径：Ｄ＝４ｃｍ 長さ：Ｌ＝４．５ｃｍ 密度：ρｔ＝０．１９ｇ／ｃｍ3 空隙率：Ｂ＝９２vol％
方法について説明する。まず、ここで用いる基材の形
状、仕様は以下のとおりであるものとする。（図３参
照） 直径：Ｄ＝４ｃｍ 長さ：Ｌ＝４．５ｃｍ 密度：ρｔ＝０．１９ｇ／ｃｍ3 空隙率：Ｂ＝９２vol％
【００２５】ここに以下のように樹脂を含浸させるもの
とする。 樹脂密度：ρｒ＝１．０ｇ／ｃｍ3 含浸部分密度：ρｉ＝０．９ｇ／ｃｍ3 含浸厚さ：Ｌｉ＝２．０ｃｍ
とする。 樹脂密度：ρｒ＝１．０ｇ／ｃｍ3 含浸部分密度：ρｉ＝０．９ｇ／ｃｍ3 含浸厚さ：Ｌｉ＝２．０ｃｍ
【００２６】したがって、必要となる樹脂の重量［Ｍ
ｒ］は、以下のとおりである。 Ｍｒ＝ρｉ×Ｖｉ−ρｔ×Ｖｉ （Ｖｉ：含浸部分の容積［ｃｍ3］) ＝（ρｉ−ρｔ）×Ｖｉ ＝（ρｉ−ρｔ）×πＤ＾２／４×Ｌｉ ＝１７．８［ｇ］
ｒ］は、以下のとおりである。 Ｍｒ＝ρｉ×Ｖｉ−ρｔ×Ｖｉ （Ｖｉ：含浸部分の容積［ｃｍ3］) ＝（ρｉ−ρｔ）×Ｖｉ ＝（ρｉ−ρｔ）×πＤ＾２／４×Ｌｉ ＝１７．８［ｇ］
【００２７】また、必要な樹脂の容積［Ｖｒ］は、以下
のとおりである。 Ｖｒ＝Ｍｒ／ρｒ ＝１７．６［ｃｍ3］
のとおりである。 Ｖｒ＝Ｍｒ／ρｒ ＝１７．６［ｃｍ3］
【００２８】基材の空隙率より、含浸部分の空隙の容積
［Ｖｂ］は以下のとおりある。 Ｖｂ＝Ｖｉ×Ｂ ＝πＤ＾２／４×Ｌｉ×Ｂ ＝２３．１［ｃｍ3］
［Ｖｂ］は以下のとおりある。 Ｖｂ＝Ｖｉ×Ｂ ＝πＤ＾２／４×Ｌｉ×Ｂ ＝２３．１［ｃｍ3］
【００２９】したがって、Ｖｒ＜Ｖｂとなるため、空隙
中に必要な樹脂を含浸することが可能である。
中に必要な樹脂を含浸することが可能である。
【００３０】次に、溶液１６について説明する。樹脂１
４は溶媒１５（トルエン）で希釈して含浸するものとす
る。 溶媒の重量分率：ｗｓ＝５０ｗｔ％ 溶媒密度：ρｓ＝０．８７ｇ／ｃｍ3 溶媒の重量：Ｍｓ＝１７．８［ｇ］ 樹脂希釈後の溶液１６の容積は約２倍となるため、溶液
１６を半分に分け、含浸作業を２回実施する。つまり、
半分の量で含浸、乾燥後、再度含浸作業を行う。なお、
希釈する際の溶媒１５の比率は、樹脂の種類および充填
材の有無によって異なる。
４は溶媒１５（トルエン）で希釈して含浸するものとす
る。 溶媒の重量分率：ｗｓ＝５０ｗｔ％ 溶媒密度：ρｓ＝０．８７ｇ／ｃｍ3 溶媒の重量：Ｍｓ＝１７．８［ｇ］ 樹脂希釈後の溶液１６の容積は約２倍となるため、溶液
１６を半分に分け、含浸作業を２回実施する。つまり、
半分の量で含浸、乾燥後、再度含浸作業を行う。なお、
希釈する際の溶媒１５の比率は、樹脂の種類および充填
材の有無によって異なる。
【００３１】なお、本計算の場合、含浸後の空隙率
［Ｂ’］は、以下のようになる。
［Ｂ’］は、以下のようになる。
【００３２】 Ｂ’＝（Ｖｂ−Ｖｒ）／Ｖｉ ＝２１vol％ また、密度は、充填材によっても調整することができ
る。
る。
【００３３】前述したように、本実施形態のアブレータ
１０は宇宙往還機のエレボン端部に用いられ、再突入時
の加熱条件は以下のとおりである。 （ａ）温壁加熱率：約０．６ＭＷ／ｍ2（約１６００
℃） （ｂ）動圧：数ｋＰａ （ｃ）加熱時間：約１２００秒
１０は宇宙往還機のエレボン端部に用いられ、再突入時
の加熱条件は以下のとおりである。 （ａ）温壁加熱率：約０．６ＭＷ／ｍ2（約１６００
℃） （ｂ）動圧：数ｋＰａ （ｃ）加熱時間：約１２００秒
【００３４】この条件において、表面損耗が３ｍｍ以下
であることが要求条件となっている。図４に、大気圧下
で基材全体に樹脂１４を含浸させた従来のアブレータ
と、本発明のアブレータ１０との性能比較を示す。
であることが要求条件となっている。図４に、大気圧下
で基材全体に樹脂１４を含浸させた従来のアブレータ
と、本発明のアブレータ１０との性能比較を示す。
【００３５】図４のグラフにおいて、縦軸は表面損耗速
度（ｃｍ／sec）であり、横軸は、表面温度であり、ラ
インＬ１は、約１６００℃であり、ラインＬ２は、表面
損耗目標値、２．７×１０Ｅ−４（ｃｍ／ｓ）である。
つまり、要求される性能は、ラインＬ１より高く、ライ
ンＬ２より低くなる範囲である。
度（ｃｍ／sec）であり、横軸は、表面温度であり、ラ
インＬ１は、約１６００℃であり、ラインＬ２は、表面
損耗目標値、２．７×１０Ｅ−４（ｃｍ／ｓ）である。
つまり、要求される性能は、ラインＬ１より高く、ライ
ンＬ２より低くなる範囲である。
【００３６】図４において、領域Ａが従来のアブレータ
の性能を示す範囲であり、領域Ｂが、本発明のアブレー
タ１０の性能を示す範囲である。それぞれ複数種類のア
ブレータの実験結果が含まれる範囲を示したものであ
る。
の性能を示す範囲であり、領域Ｂが、本発明のアブレー
タ１０の性能を示す範囲である。それぞれ複数種類のア
ブレータの実験結果が含まれる範囲を示したものであ
る。
【００３７】このグラフから、本発明のアブレータ１０
では、ほぼ要求条件を満足していることが分かる。ま
た、領域Ａ，Ｂを比べて分かるように、条件によっては
従来のアブレータに比べて、表面損耗を１／１０以下に
抑えることができる。
では、ほぼ要求条件を満足していることが分かる。ま
た、領域Ａ，Ｂを比べて分かるように、条件によっては
従来のアブレータに比べて、表面損耗を１／１０以下に
抑えることができる。
【００３８】また、このグラフに示す本発明の例では充
填材を加えていないので、充填材を加え、さらに高密度
とすることで、さらに性能を向上し、確実に要求条件を
満足することが可能である。
填材を加えていないので、充填材を加え、さらに高密度
とすることで、さらに性能を向上し、確実に要求条件を
満足することが可能である。
【００３９】上述した本実施形態では、アブレータを宇
宙往還機に適用する場合について説明したが、本発明は
このような形態に限らず、回収カプセルなどの機体のア
ブレータに適用することも可能である。
宙往還機に適用する場合について説明したが、本発明は
このような形態に限らず、回収カプセルなどの機体のア
ブレータに適用することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上にように本発明によれば、基材であ
る断熱材に樹脂を含浸させてアブレータを形成すること
によって、アブレータと樹脂とを一体化し、断熱材にア
ブレータを接着する必要がなくなる。また、樹脂は基材
の表面側のみに高密度に含浸されることによって、アブ
レータの表面損耗を低下させることができる。
る断熱材に樹脂を含浸させてアブレータを形成すること
によって、アブレータと樹脂とを一体化し、断熱材にア
ブレータを接着する必要がなくなる。また、樹脂は基材
の表面側のみに高密度に含浸されることによって、アブ
レータの表面損耗を低下させることができる。
【００４１】また、含浸溶液の量および濃度を調整する
ことにより、基材の表面側のみに高密度に樹脂を含浸さ
せることができる。
ことにより、基材の表面側のみに高密度に樹脂を含浸さ
せることができる。
【００４２】また、宇宙往還機の断熱材はセラミックタ
イルが用いられるので、セラミックタイルの基材は宇宙
往還機のアブレータとして最も好適である。
イルが用いられるので、セラミックタイルの基材は宇宙
往還機のアブレータとして最も好適である。
【００４３】また、樹脂とともに充填材を含浸させるこ
とにより、含浸部の密度をさらに高くし、高温加熱時の
表面損耗をさらに低減することができる。
とにより、含浸部の密度をさらに高くし、高温加熱時の
表面損耗をさらに低減することができる。
【図１】本発明のアブレータ１０を示す断面図である。
【図２】アブレータ１０の製造方法を示す図である。
【図３】基材１３の形状を示す図である。
【図４】従来のアブレータと本発明のアブレータ１０と
の性能を比較するグラフである。
の性能を比較するグラフである。
１０ アブレータ １１ アルミ構体 １２ 接着剤 １３ 基材 １４ 樹脂 １５ 溶媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 誠司 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 加藤 純郎 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 木元 順一 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 Ｆターム(参考） 3H036 AA09 AB15 AB18 AB26 AC01 AD01 AE01 AE04
Claims (4)
- 【請求項１】 機体の外表面に設けられ、高温加熱時に
それ自身が炭化、溶融、昇華することにより、機体内部
が高温になることを防ぐアブレータにおいて、剛性を有
する多孔質材料である基材の外方に臨む表面側のみに、
高密度に樹脂が含浸されることを特徴とするアブレー
タ。 - 【請求項２】 樹脂を溶媒に希釈した溶液に、基材の表
面側を浸漬し、低圧環境下に置くことで、基材の表面側
のみに樹脂を高密度に含浸させることを特徴とする請求
項１記載のアブレータ。 - 【請求項３】 前記基材は、セラミックタイルであるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のアブレータ。 - 【請求項４】 樹脂とともに充填材を基材に含浸させる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
アブレータ。
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|---|---|---|---|
| JP2000062250A JP3559797B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | アブレータ |
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|---|---|---|---|
| JP2000062250A JP3559797B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | アブレータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001247100A true JP2001247100A (ja) | 2001-09-11 |
| JP3559797B2 JP3559797B2 (ja) | 2004-09-02 |
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|---|---|---|---|
| JP2000062250A Expired - Fee Related JP3559797B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | アブレータ |
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|---|---|
| JP (1) | JP3559797B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015156368A1 (ja) * | 2014-04-10 | 2015-10-15 | 三菱重工業株式会社 | アブレータ及び再突入機並びにそれらの製造方法 |
-
2000
- 2000-03-07 JP JP2000062250A patent/JP3559797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2015156368A1 (ja) * | 2014-04-10 | 2015-10-15 | 三菱重工業株式会社 | アブレータ及び再突入機並びにそれらの製造方法 |
| JP2015202701A (ja) * | 2014-04-10 | 2015-11-16 | 三菱重工業株式会社 | アブレータ及び再突入機並びにそれらの製造方法 |
| US10647452B2 (en) | 2014-04-10 | 2020-05-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ablator, re-entry vehicle and method of manufacturing them |
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| JP3559797B2 (ja) | 2004-09-02 |
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