JP2000170996A - 構造用パ―ツおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非常に高い熱流束に曝される構造物に適して
おり、構造的な機能をも発揮し得る構造用パーツを提供
する。 【解決手段】 構造用パーツは、流体循環通路（16）を
備えた金属壁（14）に結合した熱構造的な複合材料のピ
ース（10、12）を含み、複合材料のピースが、プレート
（10）、およびプレートと一体的に形成され、互いに間
隔をあけてプレートの一方の側に配置された複数のスチ
フナ（12）を含み、金属壁（14）がスチフナ（12）の端
縁部に取り付けられて成り、熱流束に曝されるプレート
（10）が、スチフナ（12）間のギャップ（20）を介して
熱を金属壁（14）に向かって放射させるようになってい
る。
おり、構造的な機能をも発揮し得る構造用パーツを提供
する。 【解決手段】 構造用パーツは、流体循環通路（16）を
備えた金属壁（14）に結合した熱構造的な複合材料のピ
ース（10、12）を含み、複合材料のピースが、プレート
（10）、およびプレートと一体的に形成され、互いに間
隔をあけてプレートの一方の側に配置された複数のスチ
フナ（12）を含み、金属壁（14）がスチフナ（12）の端
縁部に取り付けられて成り、熱流束に曝されるプレート
（10）が、スチフナ（12）間のギャップ（20）を介して
熱を金属壁（14）に向かって放射させるようになってい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の循環により
冷却される熱構造的な材料（thermostructural materia
l、例えば、熱影響下（例えば高温下）で用いる構造材
料、または熱影響下において構造的な機能を果たす材
料）から成る部分を含む構造用パーツに関する。
冷却される熱構造的な材料（thermostructural materia
l、例えば、熱影響下（例えば高温下）で用いる構造材
料、または熱影響下において構造的な機能を果たす材
料）から成る部分を含む構造用パーツに関する。
【０００２】本発明は、使用時に非常に高い温度にて侵
略的な周囲条件または非常に高い熱流束に曝される構造
物の製造における適用を見出したものである。それは、
特に、熱いガスのフローに曝される壁構造物、例えば、
ジェットまたはロケットエンジンの燃焼室の壁構造物、
または非常に強い加熱に曝される壁構造物、例えば、特
に大気圏への再突入段階時のスペースプレーン（space
plane）の本体の壁構造物、または熱遮蔽物を形成する
壁構造物、例えば核融合反応炉に関する。
略的な周囲条件または非常に高い熱流束に曝される構造
物の製造における適用を見出したものである。それは、
特に、熱いガスのフローに曝される壁構造物、例えば、
ジェットまたはロケットエンジンの燃焼室の壁構造物、
または非常に強い加熱に曝される壁構造物、例えば、特
に大気圏への再突入段階時のスペースプレーン（space
plane）の本体の壁構造物、または熱遮蔽物を形成する
壁構造物、例えば核融合反応炉に関する。
【０００３】
【従来の技術】熱構造用複合材料は、それを構造用要素
を構成するのに適したものとする機械的性質のために、
またその性質を高温まで保持し得る能力のために、一般
に上記の用途に用いられる。具体的には、複合材料は、
炭素マトリックスで緻密化された炭素繊維の補強材を含
む炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）複合材料、およびセラミックマ
トリックスで緻密化された耐熱性繊維（例えば炭素また
はセラミック繊維）の補強材を含むセラミックマトリッ
クス複合材料（ＣＭＣｓ）である。
を構成するのに適したものとする機械的性質のために、
またその性質を高温まで保持し得る能力のために、一般
に上記の用途に用いられる。具体的には、複合材料は、
炭素マトリックスで緻密化された炭素繊維の補強材を含
む炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）複合材料、およびセラミックマ
トリックスで緻密化された耐熱性繊維（例えば炭素また
はセラミック繊維）の補強材を含むセラミックマトリッ
クス複合材料（ＣＭＣｓ）である。
【０００４】熱構造的な複合材料が、極めて過酷な周囲
条件（強い熱流束または侵略的な雰囲気、特に酸化雰囲
気）下にて用いられる場合、十分な寿命を達成するため
に、その表面温度を制限する必要がある。
条件（強い熱流束または侵略的な雰囲気、特に酸化雰囲
気）下にて用いられる場合、十分な寿命を達成するため
に、その表面温度を制限する必要がある。
【０００５】冷却の常套的な方法は、冷却用または「熱
伝達用」流体を循環させることに存する。
伝達用」流体を循環させることに存する。
【０００６】流体の循環通路を、複合材料内またはその
背面に形成することが提案されてきた。熱構造的な複合
材料は、その製造方法に起因して残留多孔性（または空
隙性）を必然的に呈するため、流体の循環通路の壁に関
して、流体に対する耐密（または密封）性（例えば気密
性および／または液密性）を確保することが必要であ
る。米国特許第5583895号を例えば参照できる。
背面に形成することが提案されてきた。熱構造的な複合
材料は、その製造方法に起因して残留多孔性（または空
隙性）を必然的に呈するため、流体の循環通路の壁に関
して、流体に対する耐密（または密封）性（例えば気密
性および／または液密性）を確保することが必要であ
る。米国特許第5583895号を例えば参照できる。
【０００７】複合材料のピース（または小片）を、循環
する冷却用流体で冷却する金属製（例えば銅製）基材に
結合させることもまた提案されてきた。この場合におい
ては、互いにかなり異なる熱膨張係数を有する２つのパ
ーツを一体に結合することが、解決し難い問題となる。
ＷＯ98／03297の文献を特に参照できる。
する冷却用流体で冷却する金属製（例えば銅製）基材に
結合させることもまた提案されてきた。この場合におい
ては、互いにかなり異なる熱膨張係数を有する２つのパ
ーツを一体に結合することが、解決し難い問題となる。
ＷＯ98／03297の文献を特に参照できる。
【０００８】公知の構造物のそれらのパーツは、従っ
て、製造について困難な問題を呈する。更に、それは比
較的重く、そのことは少なくともある用途においては重
大な欠点となる
て、製造について困難な問題を呈する。更に、それは比
較的重く、そのことは少なくともある用途においては重
大な欠点となる
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、流体
の循環により冷却される熱構造的な複合材料のピースを
有する構造用パーツ（例えば構造物を形成するために用
いられるパーツ）であって、従来の技術における問題と
同様の問題を生じることなく製造できる構造用パーツを
提供することである。
の循環により冷却される熱構造的な複合材料のピースを
有する構造用パーツ（例えば構造物を形成するために用
いられるパーツ）であって、従来の技術における問題と
同様の問題を生じることなく製造できる構造用パーツを
提供することである。
【００１０】本発明の別の目的は、従来のものよりも実
質的に軽量である構造用パーツを提案することである。
質的に軽量である構造用パーツを提案することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、流体循
環通路を備えた金属壁に結合している熱構造的な複合材
料のピースを含む構造用パーツによって達成され、当該
パーツにおいて、複合材料のピースは、プレート、およ
びプレートと一体的に形成され、その一方の側に互いに
間隔を置いて配置された複数のスチフナ（stiffener；
または補強材）とを含み、金属壁はスチフナの端縁部に
取り付けられる（または固定される）。
環通路を備えた金属壁に結合している熱構造的な複合材
料のピースを含む構造用パーツによって達成され、当該
パーツにおいて、複合材料のピースは、プレート、およ
びプレートと一体的に形成され、その一方の側に互いに
間隔を置いて配置された複数のスチフナ（stiffener；
または補強材）とを含み、金属壁はスチフナの端縁部に
取り付けられる（または固定される）。
【００１２】従って、熱構造的な複合材料のピースは熱
流束および機械的な荷重に耐え、スチフナ間のギャップ
を経由して背面から金属ピースに向かって熱を輻射す
る。従来技術とは対称的に、このように熱的な効果と機
械的な効果とが切り離されることは、構造用パーツの製
造を容易にする。
流束および機械的な荷重に耐え、スチフナ間のギャップ
を経由して背面から金属ピースに向かって熱を輻射す
る。従来技術とは対称的に、このように熱的な効果と機
械的な効果とが切り離されることは、構造用パーツの製
造を容易にする。
【００１３】特に、以下の利点が得られる： ・スチフナにより補強された熱構造的な複合材料のプレ
ートは、単なる皮膜（またはスキン）を形成するよう
に、それ自体薄くすることができ、その構造的な機能を
依然として発揮しつつアセンブリーを軽量にすることに
寄与する； ・複合材料のプレートは、スチフナが設けられた面とは
反対側のフロント面を介して熱流束に曝されるので、熱
の移動は、プレートを介した伝導、スチフナの間に位置
するギャップにおけるプレートの背面から金属壁への輻
射、および金属壁の通路の中を移動する流体の強制対流
（または伝熱）によって生じる； ・金属壁および熱構造的な複合材料のピースは、単にス
チフナの端縁を介してのみ、即ち、不連続的に、熱流束
に曝されるプレートから最も遠い場所にて、一体に組み
立てられる；その結果、熱機械的応力が最小にされ、ア
センブリーは単純なものとなる； ・構造的な機能は、熱構造的な複合材料から成るピース
によって発揮されるので、流体の循環パイプが取り付け
られた薄い金属壁を用いることが可能となり、従って、
パーツの全体の質量を最小にする；ならびに ・熱構造的な複合材料から成るピースおよび金属壁は、
パーツを最終的に組み立てる間に、例えば鑞付け（もし
くは溶接）により、または機械的に一体的に組み立てる
ことができ、それにより、複雑な形状の構造物、例えば
２方向に湾曲している形状の構造物を製造することが可
能となる。
ートは、単なる皮膜（またはスキン）を形成するよう
に、それ自体薄くすることができ、その構造的な機能を
依然として発揮しつつアセンブリーを軽量にすることに
寄与する； ・複合材料のプレートは、スチフナが設けられた面とは
反対側のフロント面を介して熱流束に曝されるので、熱
の移動は、プレートを介した伝導、スチフナの間に位置
するギャップにおけるプレートの背面から金属壁への輻
射、および金属壁の通路の中を移動する流体の強制対流
（または伝熱）によって生じる； ・金属壁および熱構造的な複合材料のピースは、単にス
チフナの端縁を介してのみ、即ち、不連続的に、熱流束
に曝されるプレートから最も遠い場所にて、一体に組み
立てられる；その結果、熱機械的応力が最小にされ、ア
センブリーは単純なものとなる； ・構造的な機能は、熱構造的な複合材料から成るピース
によって発揮されるので、流体の循環パイプが取り付け
られた薄い金属壁を用いることが可能となり、従って、
パーツの全体の質量を最小にする；ならびに ・熱構造的な複合材料から成るピースおよび金属壁は、
パーツを最終的に組み立てる間に、例えば鑞付け（もし
くは溶接）により、または機械的に一体的に組み立てる
ことができ、それにより、複雑な形状の構造物、例えば
２方向に湾曲している形状の構造物を製造することが可
能となる。
【００１４】本発明はまた、上記のような特徴を有する
構造物を有するパーツを製造する方法を提供しようとす
るものである。
構造物を有するパーツを製造する方法を提供しようとす
るものである。
【００１５】当該方法において、複合材料のピースの繊
維予備成形体（プリフォーム）は、プレートおよびスチ
フナに相当する予備成形体の要素を一体的に組み立てる
ことによって形成され、予備成形体は複合材料のピース
を得るために緻密化され、金属壁はスチフナの端縁部に
取り付けられる。
維予備成形体（プリフォーム）は、プレートおよびスチ
フナに相当する予備成形体の要素を一体的に組み立てる
ことによって形成され、予備成形体は複合材料のピース
を得るために緻密化され、金属壁はスチフナの端縁部に
取り付けられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の態様を以下において非制
限的な例示により説明する。添付した図面を参照するこ
とができる。
限的な例示により説明する。添付した図面を参照するこ
とができる。
【００１７】図１は、複合材料の薄いプレートまたは皮
膜（10）、皮膜（10）と一体化され、その背面（10ａ）
に配置され、互いの間隔があいているスチフナ（12）、
および冷却用流体を循環させる通路（16）を設けた金属
壁（14）を含み、金属壁がスチフナの端縁部に取り付け
られている構造用パーツの断面図である。
膜（10）、皮膜（10）と一体化され、その背面（10ａ）
に配置され、互いの間隔があいているスチフナ（12）、
および冷却用流体を循環させる通路（16）を設けた金属
壁（14）を含み、金属壁がスチフナの端縁部に取り付け
られている構造用パーツの断面図である。
【００１８】プレート（10）およびスチフナ（12）を含
むピースは、熱構造的な複合材料、特に、Ｃ／Ｃまたは
ＣＭＣ複合材料、例えば、炭化ケイ素マトリックスもし
くは実質的に炭化ケイ素であるマトリックスで緻密化さ
れた炭素繊維補強材を含むＣ／ＳｉＣ複合材料で形成さ
れる。スチフナ（12）の存在は、比較的薄いプレート
（10）および金属壁（14）を有するにもかかわらず、構
造的な性質（例えば構造材料的な性質）を構造用パーツ
に付与することを可能にし、それによりその最終的なア
センブリーは非常に小さい質量を有する。
むピースは、熱構造的な複合材料、特に、Ｃ／Ｃまたは
ＣＭＣ複合材料、例えば、炭化ケイ素マトリックスもし
くは実質的に炭化ケイ素であるマトリックスで緻密化さ
れた炭素繊維補強材を含むＣ／ＳｉＣ複合材料で形成さ
れる。スチフナ（12）の存在は、比較的薄いプレート
（10）および金属壁（14）を有するにもかかわらず、構
造的な性質（例えば構造材料的な性質）を構造用パーツ
に付与することを可能にし、それによりその最終的なア
センブリーは非常に小さい質量を有する。
【００１９】図示した例において、スチフナ（12）は相
互に平行な直線で囲まれたリブの形態であり、互いの間
にギャップ（20）を形成する。
互に平行な直線で囲まれたリブの形態であり、互いの間
にギャップ（20）を形成する。
【００２０】例えば、金属製プレート（14）は銅の薄い
プレートであって、当該プレートの背面（14ａ）に溶接
により取り付けられている、通路（16）を形成するパイ
プ（18）を有する。
プレートであって、当該プレートの背面（14ａ）に溶接
により取り付けられている、通路（16）を形成するパイ
プ（18）を有する。
【００２１】図１の例において、金属壁（14）は、スチ
フナ（12）の端縁部に鑞付けにより取り付けられてい
る。このために、鑞付け合金（22）の層がスチフナの端
縁部に付着させられ、金属壁（14）はパイプ（18）とと
もに、鑞付け合金を上に載せたスチフナと接触させら
れ、そしてアセンブリーが加熱される。
フナ（12）の端縁部に鑞付けにより取り付けられてい
る。このために、鑞付け合金（22）の層がスチフナの端
縁部に付着させられ、金属壁（14）はパイプ（18）とと
もに、鑞付け合金を上に載せたスチフナと接触させら
れ、そしてアセンブリーが加熱される。
【００２２】金属壁への結合の不連続性、および熱に曝
される皮膜（10）と結合ゾーンとの間の距離は、スチフ
ナ（12）を構成する熱構造的な複合材料の熱膨張係数と
壁（14）を構成する金属の熱膨張係数の相違に起因する
熱機械的な応力を制限し、それにより鑞付けプロセスを
容易にする。特に、それは、鑞付け合金の接着を向上さ
せるためにスチフナの縁を金属化する（または金属処理
する）ことを必ずしも必要としない。
される皮膜（10）と結合ゾーンとの間の距離は、スチフ
ナ（12）を構成する熱構造的な複合材料の熱膨張係数と
壁（14）を構成する金属の熱膨張係数の相違に起因する
熱機械的な応力を制限し、それにより鑞付けプロセスを
容易にする。特に、それは、鑞付け合金の接着を向上さ
せるためにスチフナの縁を金属化する（または金属処理
する）ことを必ずしも必要としない。
【００２３】使用できる鑞付け合金の中には、例えば、
米国のウェスゴ（Wesgo）社から商品名「Ｃｕ−ＡＢ
Ａ」またはＴｉＣｕＳｉｌで販売されている合金があ
る。
米国のウェスゴ（Wesgo）社から商品名「Ｃｕ−ＡＢ
Ａ」またはＴｉＣｕＳｉｌで販売されている合金があ
る。
【００２４】図２の例において、金属壁（14）はスチフ
ナ（12）の端縁部にねじ（24）により取り付けられてい
る（または固定されている）。例えば、ねじは、耐熱性
金属、例えばモリブデンもしくはモリブデン合金、ステ
ンレス鋼、ニッケルおよびコバルトの合金、またはセラ
ミック材料から成るものであってよい。ねじ（24）を収
容することができるように、スチフナの端部（12ａ）は
好ましくは広くされる。
ナ（12）の端縁部にねじ（24）により取り付けられてい
る（または固定されている）。例えば、ねじは、耐熱性
金属、例えばモリブデンもしくはモリブデン合金、ステ
ンレス鋼、ニッケルおよびコバルトの合金、またはセラ
ミック材料から成るものであってよい。ねじ（24）を収
容することができるように、スチフナの端部（12ａ）は
好ましくは広くされる。
【００２５】使用時において、構造用パーツは、皮膜
（10）のフロント面（10ａ）を介して熱流束に曝され
る。熱は、皮膜（10）を介した伝導により、そしてスチ
フナ（12）間のギャップ（20）における放射により移動
し、壁（14）に向かい、それから熱は通路（16）におけ
る冷却用流体の循環によって吸収される。
（10）のフロント面（10ａ）を介して熱流束に曝され
る。熱は、皮膜（10）を介した伝導により、そしてスチ
フナ（12）間のギャップ（20）における放射により移動
し、壁（14）に向かい、それから熱は通路（16）におけ
る冷却用流体の循環によって吸収される。
【００２６】スチフナ（12）に沿った伝導は実際には無
い。加えて、皮膜（10）が薄いために、皮膜（10）およ
びスチフナを構成する材料は、高い熱伝導係数を有して
いる材料から必ずしも選択しなくてもよい。従って、用
途に応じて、そして特に周囲の条件に応じて、Ｃ／Ｃ複
合材料またはＣＭＣｓを選択することができ、ＣＭＣｓ
は酸化雰囲気における使用に特に適している。適当なＣ
ＭＣｓはＣ／ＳｉＣタイプの複合材料を含む。
い。加えて、皮膜（10）が薄いために、皮膜（10）およ
びスチフナを構成する材料は、高い熱伝導係数を有して
いる材料から必ずしも選択しなくてもよい。従って、用
途に応じて、そして特に周囲の条件に応じて、Ｃ／Ｃ複
合材料またはＣＭＣｓを選択することができ、ＣＭＣｓ
は酸化雰囲気における使用に特に適している。適当なＣ
ＭＣｓはＣ／ＳｉＣタイプの複合材料を含む。
【００２７】図３の（Ａ）〜（Ｃ）は、皮膜（10）およ
びスチフナ（12）を含むアセンブリーを製造する方法の
第１の態様を示す。
びスチフナ（12）を含むアセンブリーを製造する方法の
第１の態様を示す。
【００２８】繊維予備成形体（10'）および（12'）（図
３の（Ａ）および（Ｂ））は、皮膜（10）およびスチフ
ナ（12）として独立して作製される。
３の（Ａ）および（Ｂ））は、皮膜（10）およびスチフ
ナ（12）として独立して作製される。
【００２９】例えば、予備成形体（10'）は、例えば織
物もしくはフェルトのプライ、糸もしくはケーブルから
成る一方向性のシートのような繊維布帛のプライを重ね
ることによって得られる。一方向性のシートは、種々の
方向に（または方向を変化させながら）重ねられる。プ
ライは、例えば重なったプライを横切るように（または
プライの積層面に対して垂直な方向において）実施され
るニードリングにより一体的に結合することができる。
物もしくはフェルトのプライ、糸もしくはケーブルから
成る一方向性のシートのような繊維布帛のプライを重ね
ることによって得られる。一方向性のシートは、種々の
方向に（または方向を変化させながら）重ねられる。プ
ライは、例えば重なったプライを横切るように（または
プライの積層面に対して垂直な方向において）実施され
るニードリングにより一体的に結合することができる。
【００３０】予備成形体（12'）はＴ字形の断面を有す
る。それらはまた、繊維布帛のプライを重ね、プライを
直角に折り曲げることによって作製することができる。
予備成形体（12'）は強化（または硬化）により形状を
保ち得る。このために、プライにバインダーを含浸さ
せ、バインダーが固化するまで、それらはツーリング
（または工具）により所定の形状に維持される。例え
ば、バインダーは樹脂であってよい。使用するバインダ
ーの量は、予備成形体の取り扱いを容易にするために十
分な機械的強度を予備成形体に与えるのにちょうど十分
であるように選択される。
る。それらはまた、繊維布帛のプライを重ね、プライを
直角に折り曲げることによって作製することができる。
予備成形体（12'）は強化（または硬化）により形状を
保ち得る。このために、プライにバインダーを含浸さ
せ、バインダーが固化するまで、それらはツーリング
（または工具）により所定の形状に維持される。例え
ば、バインダーは樹脂であってよい。使用するバインダ
ーの量は、予備成形体の取り扱いを容易にするために十
分な機械的強度を予備成形体に与えるのにちょうど十分
であるように選択される。
【００３１】予備成形体（12'）は予備成形体（10'）
（これもまた強化され得る）に、例えば、縫合（または
ソーイング（sewing）もしくはステッチング（stitchin
g））により組み付けられる（図３の（Ｃ）参照）。
（これもまた強化され得る）に、例えば、縫合（または
ソーイング（sewing）もしくはステッチング（stitchin
g））により組み付けられる（図３の（Ｃ）参照）。
【００３２】その後、予備成形体は、熱構造的な複合材
料のマトリックスで緻密化される。ガスを用いる緻密化
技術（化学的気相浸透；chemical vapor infiltratio
n）または液体を用いる緻密化技術（マトリックスの前
駆体を含浸させた後、熱処理する）は、Ｃ／ＣおよびＣ
ＭＣ複合材料を製造する方法として公知である。予備成
形体（12'）および場合により予備成形体（10'）を強化
するために使用されるバインダーは緻密化の間に使用さ
れる熱により除去されるか、あるいは、例えばバインダ
ーがコークス（または炭素）含有量がゼロでない樹脂で
ある場合には、バインダーは残留炭素に変換される。
料のマトリックスで緻密化される。ガスを用いる緻密化
技術（化学的気相浸透；chemical vapor infiltratio
n）または液体を用いる緻密化技術（マトリックスの前
駆体を含浸させた後、熱処理する）は、Ｃ／ＣおよびＣ
ＭＣ複合材料を製造する方法として公知である。予備成
形体（12'）および場合により予備成形体（10'）を強化
するために使用されるバインダーは緻密化の間に使用さ
れる熱により除去されるか、あるいは、例えばバインダ
ーがコークス（または炭素）含有量がゼロでない樹脂で
ある場合には、バインダーは残留炭素に変換される。
【００３３】図４の（Ａ）および（Ｂ）は、皮膜（10）
およびスチフナ（12）を含むアセンブリーの別の実施態
様を示す。
およびスチフナ（12）を含むアセンブリーの別の実施態
様を示す。
【００３４】皮膜（10）およびスチフナ（12）の両方の
予備成形体部分を有する繊維予備成形体（13'）は、繊
維布帛のプライを必要な形状および寸法が付与されるよ
うに積み重ねることによって直接的に作製される（図４
の（Ａ）参照）。
予備成形体部分を有する繊維予備成形体（13'）は、繊
維布帛のプライを必要な形状および寸法が付与されるよ
うに積み重ねることによって直接的に作製される（図４
の（Ａ）参照）。
【００３５】予備成形体（13'）は、複合材料のマトリ
ックスによる緻密化の前に縫合（またはソーイングもし
くはステッチング）により機械的に強化してよく（図４
の（Ｂ）参照）、あるいは直接緻密化してもよい。少な
くとも緻密化プロセスの開始時には、予備成形体（1
3'）はツーリングによって所定形状に保たれる。
ックスによる緻密化の前に縫合（またはソーイングもし
くはステッチング）により機械的に強化してよく（図４
の（Ｂ）参照）、あるいは直接緻密化してもよい。少な
くとも緻密化プロセスの開始時には、予備成形体（1
3'）はツーリングによって所定形状に保たれる。
【００３６】最後に、図５の（Ａ）および（Ｂ）は、皮
膜（10）およびスチフナ（12）を含むアセンブリーの別
の実施形態を示す。
膜（10）およびスチフナ（12）を含むアセンブリーの別
の実施形態を示す。
【００３７】熱構造的な複合材料の厚いプレートの形態
のブランク（または半加工品）（15）が、適宜ニードリ
ングによって一体的に結合された繊維布帛から成る繊維
予備成形体（16）のプライを緻密化することにより作製
される（図５の（Ａ）参照）。図示した例において、プ
ライ（16）は平坦に重ねられている。
のブランク（または半加工品）（15）が、適宜ニードリ
ングによって一体的に結合された繊維布帛から成る繊維
予備成形体（16）のプライを緻密化することにより作製
される（図５の（Ａ）参照）。図示した例において、プ
ライ（16）は平坦に重ねられている。
【００３８】スチフナ（12）はギャップ（20）を加工、
特に機械加工（例えば切削または切除加工）することに
より形成される（図５の（Ｂ）参照）。
特に機械加工（例えば切削または切除加工）することに
より形成される（図５の（Ｂ）参照）。
【００３９】この実施の形態は、熱構造的な複合材料の
予備成形体の製造をより容易にするという利点を呈する
が、材料の大量の損失をもたらすという欠点を有する。
予備成形体の製造をより容易にするという利点を呈する
が、材料の大量の損失をもたらすという欠点を有する。
【図１】 図１は、本発明の構造用パーツの１つの態様
の断面図である。
の断面図である。
【図２】 図２は、図１のパーツの別の態様を示す断面
図である。
図である。
【図３】 図３の（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示すような
構造用パーツの熱構造的な複合材料から成るピースを製
造する方法の第１の実施態様における連続的な工程を示
すダイヤグラムである。
構造用パーツの熱構造的な複合材料から成るピースを製
造する方法の第１の実施態様における連続的な工程を示
すダイヤグラムである。
【図４】 図４の（Ａ）および（Ｂ）は、図１のような
構造用パーツのための熱構造的な複合材料から成るピー
スを製造する方法の第２の実施態様における連続的な工
程を示すダイヤグラムである。
構造用パーツのための熱構造的な複合材料から成るピー
スを製造する方法の第２の実施態様における連続的な工
程を示すダイヤグラムである。
【図５】 図５の（Ａ）および（Ｂ）は、構造用パーツ
のための熱構造的な複合材料から成るピースを製造する
方法の第３の実施態様における連続的な工程を示すダイ
ヤグラムである。
のための熱構造的な複合材料から成るピースを製造する
方法の第３の実施態様における連続的な工程を示すダイ
ヤグラムである。
10...皮膜またはプレート、10ａ...フロント面、12...
スチフナ、12ａ...スチフナの端部、14...金属壁、14
ａ...フロント面、16...通路、18...パイプ、20...ギャ
ップ、22... 鑞付け合金、24...ねじ、10'...皮膜用の
繊維予備成形体、12'...スチフナ用の繊維予備成形体、
13'...繊維予備成形体、15...ブランク、16...プライ。
スチフナ、12ａ...スチフナの端部、14...金属壁、14
ａ...フロント面、16...通路、18...パイプ、20...ギャ
ップ、22... 鑞付け合金、24...ねじ、10'...皮膜用の
繊維予備成形体、12'...スチフナ用の繊維予備成形体、
13'...繊維予備成形体、15...ブランク、16...プライ。
Claims (12)
- 【請求項１】 流体循環通路を備えた金属壁に結合した
熱構造的な複合材料のピースを含む構造用パーツであっ
て、複合材料のピースはプレート、およびプレートと一
体的に形成され、互いに間隔をあけてプレートの一方の
側に配置された複数のスチフナを含み、金属壁はスチフ
ナの端縁部に取り付けられていることを特徴とする構造
用パーツ。 - 【請求項２】 金属壁が鑞付けによりスチフナに取り付
けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造用
パーツ。 - 【請求項３】 金属壁が機械的な結合手段によってスチ
フナに取り付けられていることを特徴とする請求項１に
記載の構造用パーツ。 - 【請求項４】 熱構造的な複合材料が、炭素／炭素複合
材料およびセラミックマトリックス複合材料から選択さ
れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の構造用パーツ。 - 【請求項５】 熱構造的な複合材料が炭素／炭化ケイ素
タイプの複合材料であることを特徴とする請求項４に記
載の構造用パーツ。 - 【請求項６】 金属壁は、流体循環通路を画成するパイ
プが一方の面に設けられているプレートであることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造用パ
ーツ。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の構造用
パーツを製造する方法であって： ・プレートおよびスチフナに相当する予備成形体の要素
を一体的に組み立てることにより複合材料のピース用の
繊維予備成形体を形成する工程； ・複合材料のピースを得るために予備成形体を緻密化す
る工程；および ・金属壁をスチフナの端縁部に取り付ける工程 を含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項８】 プレート用の予備成形体と、スチフナ用
の予備成形体とを独立して形成し、それらが緻密化の前
に一体的に組み立てられることを特徴とする請求項７に
記載の製造方法。 - 【請求項９】 予備成形体が縫合によって一体的に組み
立てられることを特徴とする請求項８に記載の製造方
法。 - 【請求項１０】 プレートおよびスチフナに相応する予
備成形体の部分を含む複合材料のピース用に、予備成形
体が、繊維布帛のプライを積層し、形づくることによっ
て製造されることを特徴とする請求項７に記載の製造方
法。 - 【請求項１１】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の
構造用パーツを製造する方法であって： ・繊維布帛のプライを重ねることにより繊維予備成形体
を形成する工程； ・繊維予備成形体を緻密化してブランクを得る工程； ・スチフナ間のギャップを占有する材料を取り除くこと
によってスチフナを形成するためにブランクを加工する
工程；および ・金属壁をスチフナの端縁部に取り付ける工程 を含むことを特徴とする製造方法。 - 【請求項１２】 重ねられた繊維布帛のプライが互いに
ニードリングにより結合されることを特徴とする請求項
１１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9810448 | 1998-08-14 | ||
| FR9810448A FR2782378B1 (fr) | 1998-08-14 | 1998-08-14 | Piece de structure comportant une partie en materiau composite thermostructural refroidie par circulation de fluide |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000170996A true JP2000170996A (ja) | 2000-06-23 |
| JP2000170996A5 JP2000170996A5 (ja) | 2006-06-29 |
| JP4357658B2 JP4357658B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=9529699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22744699A Expired - Fee Related JP4357658B2 (ja) | 1998-08-14 | 1999-08-11 | 構造用パーツおよびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP4357658B2 (ja) |
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| DE (1) | DE19937812A1 (ja) |
| FR (1) | FR2782378B1 (ja) |
| GB (1) | GB2340595B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2836698B1 (fr) | 2002-03-04 | 2005-02-11 | Eads Launch Vehicles | Chambre de combustion pour statoreacteur et statoreacteur pourvu d'une telle chambre de combustion |
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| FR2855593B1 (fr) * | 2003-05-28 | 2008-09-05 | Alstom Switzerland Ltd | Element d'installation de combustion dont les raidisseurs sont des echangeurs de chaleur. |
| US7331381B2 (en) * | 2006-02-16 | 2008-02-19 | Allcomp, Inc. | Hybrid heat exchangers |
| US8453456B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-06-04 | United Technologies Corporation | Fuel-cooled flexible heat exchanger with thermoelectric device compression |
| FR2948152B1 (fr) * | 2009-07-17 | 2012-02-03 | Snecma | Moteur-fusee a ergols cryotechniques |
| US8522861B2 (en) * | 2010-03-29 | 2013-09-03 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Integral cold plate and structural member |
| US9046005B2 (en) * | 2013-04-03 | 2015-06-02 | General Electric Company | Gas turbine exhaust diffuser with helical turbulator |
| EP3033509B1 (en) * | 2013-08-15 | 2019-05-15 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine comprising a protective panel and frame therefor |
| KR101891713B1 (ko) * | 2017-08-11 | 2018-08-27 | 충남대학교산학협력단 | 다원화 냉각설비를 가지는 고공모사 시험장치 |
| US11964918B2 (en) * | 2020-01-24 | 2024-04-23 | Ut-Battelle, Llc | Embedding sensors in 3D-printed silicon carbide |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3190070A (en) * | 1950-04-05 | 1965-06-22 | Thiokol Chemical Corp | Reaction motor construction |
| US3043103A (en) * | 1958-10-10 | 1962-07-10 | Gen Motors Corp | Liquid cooled wall |
| US3823772A (en) * | 1972-12-08 | 1974-07-16 | Varian Associates | Electrical insulator assembly |
| US4130160A (en) * | 1976-09-27 | 1978-12-19 | Gte Sylvania Incorporated | Composite ceramic cellular structure and heat recuperative apparatus incorporating same |
| DE4015204C1 (ja) * | 1990-05-11 | 1991-10-17 | Mtu Muenchen Gmbh | |
| FR2669382B1 (fr) * | 1990-11-16 | 1993-07-23 | Europ Propulsion | Dispositif de liaison entre deux corps susceptibles de se dilater de facon differente et procede de realisation d'un tel dispositif. |
| FR2685655B1 (fr) | 1991-12-31 | 1995-08-18 | Europ Propulsion | Procede de formation d'un passage etanche dans une piece en materiau composite refractaire, et application a la realisation d'une structure composite refractaire refroidie par circulation de fluide. |
| DE4315256A1 (de) * | 1993-05-07 | 1994-11-10 | Mtu Muenchen Gmbh | Einrichtung zur Verteilung sowie Zu- und Abführung eines Kühlmittels an einer Wand eines Turbo-, insbesondere Turbo-Staustrahltriebwerks |
| US5520976A (en) * | 1993-06-30 | 1996-05-28 | Simmonds Precision Products Inc. | Composite enclosure for electronic hardware |
| WO1998003297A1 (en) | 1996-07-24 | 1998-01-29 | Mcdonnell Douglas Corporation | Two-step brazing process for joining materials with different coefficients of thermal expansion |
| DE19633589A1 (de) * | 1996-08-21 | 1998-02-26 | Mtu Muenchen Gmbh | Mehrwandige Düsenwand |
-
1998
- 1998-08-14 FR FR9810448A patent/FR2782378B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-23 GB GB9917412A patent/GB2340595B/en not_active Expired - Fee Related
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