セラミックス系スラスタの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205141
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Institute of Space and Astronautical Science
• Principal Investigator: 上杉 邦憲 宇宙科学研究所, システム研究系, 教授 (40013693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田北 勝彦 三菱重工業(株), 長崎研究所・強度研究室, 主席研究員 ; 澤井 秀次郎 宇宙科学研究所, システム研究系, 助手 (30270440) ; 佐藤 英一 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助教授 (40178710)
• Keywords: セラミックス / スラスタ / 2液推進系 / RCS / CMC / モノリシックセラミックス

Research Abstract

1.接合供試体強度確認
モノリシックセラミックス-CMC接合部の要素評価試験を行うため、強度試験用供試体を製作した。今回は、セラミックス-CMCの接合部成形性を確認することを目的とした試作であったので、実機スラスタを模擬した直径80mmの窒化珪素系モノリシックセラミックス円筒に、SiCクロスを積層してPIP法でCMCを成形した。
製作した供試体で、スラスタ燃焼時の熱環境を模擬した熱サイクル試験と常温での曲げ試験を行った。製作及び試験の結果、CMCの成形性は良好であり、接合部については、化学的な結合によらず機械的な結合で十分な接合強度を持つことが確認された。しかし、CMC強度のばらつきが大きく、最大で3倍程度の差があることが判明した。
以上のことから、モノリシックセラミックス-CMC接合部の強度をスラスタに適用するためには、製造上のばらつきを小さくすることが重要であることがわかったので、来年度はCMC製造プロセスを適切にすることと、設計に使うために定量的な評価を行う平板での接合強度試験を実施する予定である。
2.セラミックス製燃焼器燃焼試験
窒化珪素系モノリシックセラミックスの二液スラスタに対する強度評価(耐圧強度・耐熱性)を行うため、500N級二液スラスタの燃焼器(直径約48mm)を製作し、燃焼試験に供試した。試験結果の詳細な解析・評価は来年度実施する予定である。

Research Products

• [Publications] K.Takita, S.Sawai et al.: "Development of Low Thrust Hydrazine/MON-3 Bipropellant Thruster"Proceedings of 23rd International Symposium on Space Technology and Science (Selected Papers). Vol.1. 99-102 (2002)
• [Publications] 田北勝彦, 佐藤英一, 澤井秀次郎 他: "セラミックス系スラスタの開発"日本金属学会春季大会講演概要集. 88-88 (2003)