JPS6040766A - ロケツトノズルのノズルスカ−トの製造方法 - Google Patents
ロケツトノズルのノズルスカ−トの製造方法Info
- Publication number
- JPS6040766A JPS6040766A JP14564983A JP14564983A JPS6040766A JP S6040766 A JPS6040766 A JP S6040766A JP 14564983 A JP14564983 A JP 14564983A JP 14564983 A JP14564983 A JP 14564983A JP S6040766 A JPS6040766 A JP S6040766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- major body
- nozzle
- carbon
- skirt
- nozzle skirt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/97—Rocket nozzles
- F02K9/974—Nozzle- linings; Ablative coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（利用分野）
本発明は、炭素−炭素複合材の成形体を母体とするノズ
ルスカートの製造方法に関する。
ルスカートの製造方法に関する。
（従来技術）
前記炭素−炭素複合材とは炭素母材と、これに充填した
炭素繊維で補強した構造のものを言い、例えば特開昭
−号公報に記載さ れているように、フェノール系などの熱硬化性樹脂を含
浸させた炭素繊維の織布（プリプレグ）を積層してこれ
を加圧下でキユアリングすることによりプリフォームと
なし、このプリフォームを約’ｉ、ｏｏｏ°Ｃの温度雰
囲気に保存して予焼成とすることにより樹脂の炭素化処
理をしたのち、２．０００〜２，８００°Ｃ程度の温度
雰囲気内で焼成することによりグラファイト化処理と施
こし、更にピッチ、熱硬化性樹脂などの炭化物を含浸し
たのちこれの炭素化処理とグラファイト化処理とをおこ
なう工程をくり返えすことにより、グラファイトを主体
としてポーラスではあるが空隙率の小さい複合材とした
ものである。そして、ノズルスカートの成形に当っては
前記プリフォームと大方該スカートの形状に形成して前
記の各処理を施こしたのち、旋削加工によって所定の形
状に仕上げるのである。
炭素繊維で補強した構造のものを言い、例えば特開昭
−号公報に記載さ れているように、フェノール系などの熱硬化性樹脂を含
浸させた炭素繊維の織布（プリプレグ）を積層してこれ
を加圧下でキユアリングすることによりプリフォームと
なし、このプリフォームを約’ｉ、ｏｏｏ°Ｃの温度雰
囲気に保存して予焼成とすることにより樹脂の炭素化処
理をしたのち、２．０００〜２，８００°Ｃ程度の温度
雰囲気内で焼成することによりグラファイト化処理と施
こし、更にピッチ、熱硬化性樹脂などの炭化物を含浸し
たのちこれの炭素化処理とグラファイト化処理とをおこ
なう工程をくり返えすことにより、グラファイトを主体
としてポーラスではあるが空隙率の小さい複合材とした
ものである。そして、ノズルスカートの成形に当っては
前記プリフォームと大方該スカートの形状に形成して前
記の各処理を施こしたのち、旋削加工によって所定の形
状に仕上げるのである。
この炭素−炭素複合材（以下複合材という）は高温安定
性にすぐれ、かつ、見掛比重が小さいので、特にアボジ
モータのノズル材料として注目されており、第１図は該
アポジモータ用ロケットノズルの一例と示すものである
。
性にすぐれ、かつ、見掛比重が小さいので、特にアボジ
モータのノズル材料として注目されており、第１図は該
アポジモータ用ロケットノズルの一例と示すものである
。
図面のロケットノズル１０において、１け前記複合材で
成形したノズルスカート、２はこのノズルスカートの前
端部に結合したスカートホルダで、これらノズルスカー
トおよびスカートホルダとにまたがって、その外側には
インシュレータ３および４を介してノズルホルダ５が固
定され、また同内側にはノズルスロート６を形成するた
めのインサート７が底着されている。
成形したノズルスカート、２はこのノズルスカートの前
端部に結合したスカートホルダで、これらノズルスカー
トおよびスカートホルダとにまたがって、その外側には
インシュレータ３および４を介してノズルホルダ５が固
定され、また同内側にはノズルスロート６を形成するた
めのインサート７が底着されている。
ここで、大型アボジモータでは、ノズルスカート１の内
面は数十秒間にわたって高温燃焼ガスに曝らされる一方
、複合材にはアブレーション効果などによる自冷機能が
無いので、該ノズルスカートは２，０００〜２，５００
°Ｃもの高温にまで加熱される。
面は数十秒間にわたって高温燃焼ガスに曝らされる一方
、複合材にはアブレーション効果などによる自冷機能が
無いので、該ノズルスカートは２，０００〜２，５００
°Ｃもの高温にまで加熱される。
８および９けそれぞれこの高温から外界と保饅するため
ノズルスカートに被覆した軟か目の内側断熱材、および
硬目の外側断熱材で、これら断熱材はカーボンフェルト
などの空隙を有する耐熱材料で作られる。
ノズルスカートに被覆した軟か目の内側断熱材、および
硬目の外側断熱材で、これら断熱材はカーボンフェルト
などの空隙を有する耐熱材料で作られる。
（問題点）
前述のように、複合材は空隙率が小さいとはいえ尚ポー
ラスな構造ともつものであるから、燃焼ガスの一部は当
該ノズルスカートを透過することができ、殊に宇宙空間
のような高真空下にあっては透過量が増大して、これが
前記数十秒間にわ字り断熱材層を通過して拡散してゆく
。
ラスな構造ともつものであるから、燃焼ガスの一部は当
該ノズルスカートを透過することができ、殊に宇宙空間
のような高真空下にあっては透過量が増大して、これが
前記数十秒間にわ字り断熱材層を通過して拡散してゆく
。
ところで近時、第２図に示す如く、アボジモータＭは衛
星Ｓに内装されることが多く、このような場合には前記
の透過ガスが衛星内に保留されるので、搭載電子機器や
ソーラーセルなどへの影響が問題になつ゛〔くるのであ
る。ちなみに、直径７４０ ｒｎｍ球形のアボジモータ
用ロケットノズルに窒素ガスを４５ｋｙ’ｚ ’の圧力
で封入して実験した結果、透過量は毎秒３．５１で、こ
の値は要求限度に対し極めて大きなものである・。
星Ｓに内装されることが多く、このような場合には前記
の透過ガスが衛星内に保留されるので、搭載電子機器や
ソーラーセルなどへの影響が問題になつ゛〔くるのであ
る。ちなみに、直径７４０ ｒｎｍ球形のアボジモータ
用ロケットノズルに窒素ガスを４５ｋｙ’ｚ ’の圧力
で封入して実験した結果、透過量は毎秒３．５１で、こ
の値は要求限度に対し極めて大きなものである・。
そこで本願発明者らは、このガス透過の問題を解決すべ
く、次の対策を試みた。
く、次の対策を試みた。
その１は、ノズルスカートを金属箔で被覆することであ
る。すなわち、高融点、高温耐食性にすぐれるとともに
展延性に富む材料としてニオブおよびタンタルを選択し
て厚さ０．ＩＩＩｍの箔に作成し、これらをノズルスカ
ート外面に貼着してみたのであるが、箔厚が薄いために
しわの発生が避けられず、またこれ以上箔厚と増すこと
は重量的に不利となるのでこの試みは断念した。
る。すなわち、高融点、高温耐食性にすぐれるとともに
展延性に富む材料としてニオブおよびタンタルを選択し
て厚さ０．ＩＩＩｍの箔に作成し、これらをノズルスカ
ート外面に貼着してみたのであるが、箔厚が薄いために
しわの発生が避けられず、またこれ以上箔厚と増すこと
は重量的に不利となるのでこの試みは断念した。
その２は、ノズルスカート外面にＨ記のニオブ、タンタ
ルおよび炭化珪素をプラズマ溶射してガス不透過性の薄
層を形成することである。
ルおよび炭化珪素をプラズマ溶射してガス不透過性の薄
層を形成することである。
しかし、何れの場合も溶射に際してノズルスカートが熱
変形すること、ならびに熱衝撃を与えると溶射層が剥離
することとで採用には至らなかつンと。
変形すること、ならびに熱衝撃を与えると溶射層が剥離
することとで採用には至らなかつンと。
以上の背景のもとに、本発明の課題は、ガス不透過性の
層を形成するに際して、変形を伴わずに該層？強固に接
合しつるノズルスカートの製造方法？得ることにある。
層を形成するに際して、変形を伴わずに該層？強固に接
合しつるノズルスカートの製造方法？得ることにある。
（構成）
前記課題を解決するための本発明の製造方法は、複合材
で成形したノズルスカートの母体外面に熱硬化性樹脂を
塗布したのち、該母体全体と１前記複合材を焼成した際
の温度雰囲気にほぼ相応する雰囲気内で熱処理する、も
のである。
で成形したノズルスカートの母体外面に熱硬化性樹脂を
塗布したのち、該母体全体と１前記複合材を焼成した際
の温度雰囲気にほぼ相応する雰囲気内で熱処理する、も
のである。
（作用）
前記製造方法によれば、先づ、母体外面に塗布された熱
硬化性樹脂はこの外面を覆うとともにそのポーラスな表
層部に浸透する。この状態において次に前記条件により
熱処理を施こすと、塗布された樹脂は母体の焼成時と同
様に炭素化およびグラファイト化されて、いわゆるグラ
ファイトフォイルと称せられる緻密なガス不透過性の層
が形成されるのである。そしてこの層と母体とは材質的
に同系であるため相互の接着性にすぐれ、かつ前記の浸
透によりアンカー効果を発揮するので、両者は一体不可
分に結合される。そしてまた、母体はこれが焼成される
過程での熱履歴とほば踏襲して熱処理されるので新たな
熱歪２生じることなく、シたがって変形を起すことがな
いのである。
硬化性樹脂はこの外面を覆うとともにそのポーラスな表
層部に浸透する。この状態において次に前記条件により
熱処理を施こすと、塗布された樹脂は母体の焼成時と同
様に炭素化およびグラファイト化されて、いわゆるグラ
ファイトフォイルと称せられる緻密なガス不透過性の層
が形成されるのである。そしてこの層と母体とは材質的
に同系であるため相互の接着性にすぐれ、かつ前記の浸
透によりアンカー効果を発揮するので、両者は一体不可
分に結合される。そしてまた、母体はこれが焼成される
過程での熱履歴とほば踏襲して熱処理されるので新たな
熱歪２生じることなく、シたがって変形を起すことがな
いのである。
（実施例）
第３図において１１は前記ノズルスカート１と同じノズ
ルスカート母体、１２はこの母体の外面に破着された前
記ガス不透過性の層で、層１２は母体１１の後端から、
前記インシュレータ３の後端部にかけて施こされており
、その層厚は平均約０．１ｊＩｌ＋１である。この層は
次の工程で作ったものである。
ルスカート母体、１２はこの母体の外面に破着された前
記ガス不透過性の層で、層１２は母体１１の後端から、
前記インシュレータ３の後端部にかけて施こされており
、その層厚は平均約０．１ｊＩｌ＋１である。この層は
次の工程で作ったものである。
先づ、前記熱硬化性樹脂として、母体１１の成形に供し
たものと同じフェノール樹脂と使用し、これに接着媒体
々して微細なグラファイト粉末を添加してペースト状と
したものを母体１１の外面全面に刷毛塗りし、これを加
温下でキユアリングした。ついで該母体全体を複合材の
焼成炉に投入して２，０００°Ｃまで昇温したのち２，
０００°Ｃ〜２，５００°Ｃの温度管理下に保存して熱
処理し、その後除冷して成品としたものである。この熱
処理過程における前記の昇温率および保存時間は複合材
の処理条件を踏襲したものであるが、炭素化処理での恒
温（前記約１，０００°Ｃ）保存は省略しｆｃｏこれは
塗布された樹脂層が薄いために炭素化が急速平均に進行
することを予備試験で確かめたからである。
たものと同じフェノール樹脂と使用し、これに接着媒体
々して微細なグラファイト粉末を添加してペースト状と
したものを母体１１の外面全面に刷毛塗りし、これを加
温下でキユアリングした。ついで該母体全体を複合材の
焼成炉に投入して２，０００°Ｃまで昇温したのち２，
０００°Ｃ〜２，５００°Ｃの温度管理下に保存して熱
処理し、その後除冷して成品としたものである。この熱
処理過程における前記の昇温率および保存時間は複合材
の処理条件を踏襲したものであるが、炭素化処理での恒
温（前記約１，０００°Ｃ）保存は省略しｆｃｏこれは
塗布された樹脂層が薄いために炭素化が急速平均に進行
することを予備試験で確かめたからである。
以上のようにして製作したノズルスカートに対し前記同
様に圧力４５ｋｇ／ｃｍ ’の窒素ガスに上る透過試験
をおこなった結果、透過量けほぼ零と判定することがで
きた。そして！Ｆ、た、同時に作製した平板状試験片に
ついて観察したところ、前記アンカー効果を奏し得べき
良好な接着界面が形成されており、更にプラズマ投射に
よる熱衝撃試験でも剥離することがなかった。よって母
体に形成された不要のガス不透過性層を研削除去して第
３図のノズルスカートとしたのである。
様に圧力４５ｋｇ／ｃｍ ’の窒素ガスに上る透過試験
をおこなった結果、透過量けほぼ零と判定することがで
きた。そして！Ｆ、た、同時に作製した平板状試験片に
ついて観察したところ、前記アンカー効果を奏し得べき
良好な接着界面が形成されており、更にプラズマ投射に
よる熱衝撃試験でも剥離することがなかった。よって母
体に形成された不要のガス不透過性層を研削除去して第
３図のノズルスカートとしたのである。
（効果）
本発明は以上の如くであるから、炭素−炭素複合材で成
形したノズルスカート母体の有用な特性を損うことなく
してそのガス透過の問題と解消することができ、また本
発明によって形成されるガス不透過層はきわめて薄くか
つ比重が小さいものであるから重量増加をほとんど伴わ
ないので、殊にアボジモータ用ロケットノズルに好適な
ノズルスカートを提供することができる０
形したノズルスカート母体の有用な特性を損うことなく
してそのガス透過の問題と解消することができ、また本
発明によって形成されるガス不透過層はきわめて薄くか
つ比重が小さいものであるから重量増加をほとんど伴わ
ないので、殊にアボジモータ用ロケットノズルに好適な
ノズルスカートを提供することができる０
第１図は従来のロケットノズルの半裁部…１面図、第２
図はロケットノズルと衛星との配置関係説明図、第３図
は本発明によって製作したノズルスカートを示す要部断
面図である。 １１・・・ノズルスカート母体 １２・・・母体の外面に形成されたガス不透過性の層第
区図 ６ 第２図 第３図
図はロケットノズルと衛星との配置関係説明図、第３図
は本発明によって製作したノズルスカートを示す要部断
面図である。 １１・・・ノズルスカート母体 １２・・・母体の外面に形成されたガス不透過性の層第
区図 ６ 第２図 第３図
Claims (1)
- 炭素−炭素複合材で成形したノズルスカート母体の外面
に熱硬化性樹脂を塗布したのち、該母体全体と、前記複
合材分焼成した際の温度雰囲気にほぼ相応する雰囲気内
で熱処理するロケットノズルのノズルスカートの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14564983A JPS6040766A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | ロケツトノズルのノズルスカ−トの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14564983A JPS6040766A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | ロケツトノズルのノズルスカ−トの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6040766A true JPS6040766A (ja) | 1985-03-04 |
Family
ID=15389891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14564983A Pending JPS6040766A (ja) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | ロケツトノズルのノズルスカ−トの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000179401A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Daimlerchrysler Ag | 推進装置 |
-
1983
- 1983-08-11 JP JP14564983A patent/JPS6040766A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000179401A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Daimlerchrysler Ag | 推進装置 |
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