JPH07259650A - Scram jet engine - Google Patents
Scram jet engineInfo
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- JPH07259650A JPH07259650A JP7135294A JP7135294A JPH07259650A JP H07259650 A JPH07259650 A JP H07259650A JP 7135294 A JP7135294 A JP 7135294A JP 7135294 A JP7135294 A JP 7135294A JP H07259650 A JPH07259650 A JP H07259650A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スクラムジェットエン
ジンに関する。This invention relates to scramjet engines.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】スクラ
ムジェットエンジンは、通常その本体が銅合金により形
成されているが、スクラムジェットエンジンにおいて
は、特にインテーク部の内側及び外側傾壁、ストラット
部の前壁、カウル部の外側傾壁などが空力加熱を受け、
インテーク入口においてマッハ８で３０００Ｋ以上、マ
ッハ１０を越すと５０００Ｋ以上に加熱される。このた
め、これらインテーク部の内側及び外側傾壁、ストラッ
ト部の前壁、カウル部の外側傾壁などの空力加熱を受け
る部分の耐熱性を高めることが望まれる。The body of a scramjet engine is usually made of a copper alloy. However, in the scramjet engine, the inner and outer inclined walls of the intake portion and the strut portion are notably formed. Aerodynamic heating of the front wall, the outer sloped wall of the cowl, etc.
At the intake entrance, Mach 8 is heated to 3000K or more, and when passing Mach 10, it is heated to 5000K or more. Therefore, it is desired to enhance the heat resistance of the portions that are subjected to aerodynamic heating, such as the inner and outer inclined walls of the intake portion, the front wall of the strut portion, and the outer inclined wall of the cowl portion.
【０００３】この場合、耐熱層としてセラミック溶射層
を形成することが考えられるが、セラミック溶射層は銅
合金との密着性が本質的に悪いので、空力加熱による急
激な温度上昇によってセラミック溶射層がスポーリング
し、剥落したり、亀裂が生じたりするするおそれが多
い。In this case, it is conceivable to form a ceramic sprayed layer as the heat-resistant layer. However, since the ceramic sprayed layer has essentially poor adhesion to the copper alloy, the ceramic sprayed layer is formed by a rapid temperature rise due to aerodynamic heating. It is likely to spall, peel off, or crack.
【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
空力加熱により高温となる部分の耐熱性、耐摩耗性に優
れ、耐久性が著しく増大したスクラムジェットエンジン
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances.
It is an object of the present invention to provide a scramjet engine which has excellent heat resistance and wear resistance in a portion which becomes hot due to aerodynamic heating and has significantly increased durability.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するため、スクラムジェットエンジン本体の
インテーク部の内側傾壁及び外側傾壁、ストラット部の
前壁、並びにカウル部の外側傾壁の少なくとも一つに、
金属母材中に断熱材粒子が厚さ方向中央部において最大
の分散量で分散していると共に、内面及び外面に向うに
従いそれぞれ分散量が漸次減少するように分散し、かつ
内面及び外面部がそれぞれ断熱材料粒子を含まない金属
層にて形成された金属複合材の層が形成されてなること
を特徴とするスクラムジェットエンジンを提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has an inner inclined wall and an outer inclined wall of an intake portion of a scramjet engine body, a front wall of a strut portion, and an outer inclination of a cowl portion. On at least one of the walls,
The heat insulating material particles are dispersed in the metal base material in the central portion in the thickness direction with the maximum dispersion amount, and the dispersion amount is gradually decreased toward the inner surface and the outer surface, and the inner surface and the outer surface portion are Provided is a scramjet engine, characterized in that a layer of a metal composite material formed by a metal layer containing no heat insulating material particles is formed.
【０００６】本発明のスクラムジェットエンジンは、こ
のように空力加熱を受ける部分に金属複合材層を形成し
たものであり、この層は、金属母材中に断熱材粒子を埋
設状態で分散させてあるものであり、しかも金属母材中
の断熱材粒子の分散量を厚さ方向中央部から内外面にか
けて連続的に減少させ、かつ内外面部をそれぞれ断熱材
粒子を含まない金属層として傾斜機能を有するものとし
て構成しているものである。この場合、内面付近での高
熱は内面部の金属層より中央部に伝熱されてくるが、中
央部は断熱材粒子の分散量が最大であるため、この高熱
は中央部の断熱材粒子で効果的に遮断されると共に、中
央部から外面部の金属母材、金属層を介して高熱を冷却
剤により逃散させることができる。従って、金属の熱伝
導性を損なうことなく断熱材粒子の断熱効果を十分に発
揮させることができる。The scrumjet engine of the present invention has a metal composite material layer formed in the portion which is subjected to aerodynamic heating in this manner. This layer is formed by dispersing heat insulating material particles in a metal base material in an embedded state. In addition, the amount of heat insulating material particles dispersed in the metal base material is continuously reduced from the central portion in the thickness direction to the inner and outer surfaces, and the inner and outer surface portions each have a gradient function as a metal layer containing no heat insulating material particles. It is configured as having. In this case, high heat in the vicinity of the inner surface is transferred from the metal layer on the inner surface to the central portion, but since the amount of dispersion of the heat insulating material particles is maximum in the central portion, this high heat is generated by the heat insulating material particles in the central portion. In addition to being effectively blocked, high heat can be dissipated by the coolant from the central portion through the metal base material and the metal layer of the outer surface portion. Therefore, the heat insulating effect of the heat insulating material particles can be sufficiently exerted without impairing the thermal conductivity of the metal.
【０００７】しかも、上記金属複合材層は、内面部が断
熱材粒子を含まない金属層であり、これから中央部にか
けて断熱材粒子が漸次増大するように分散されているの
で、空力加熱に基づく急激な温度上昇による断熱材粒子
の剥落、亀裂発生が確実に防止され、ブリスター等の発
生のおそれが解決されたものである。Moreover, since the inner surface of the metal composite material layer is a metal layer containing no heat insulating material particles, and the heat insulating material particles are dispersed so as to gradually increase from the central portion to the center portion, the metal composite material layer is rapidly heated by aerodynamic heating. The heat-insulating material particles are surely prevented from peeling off and cracking due to the temperature rise, and the risk of blistering and the like is solved.
【０００８】即ち、分散量の多い内面部が加熱側に露出
していると、高温に曝された時点でブリスター等が発生
する懸念があるが、上記金属複合材層は、かかる断熱材
粒子分散量の多い層を直接加熱側に露出させず、内面側
（加熱側）に向うに従い断熱材粒子が漸次減少する金属
複合層、断熱材粒子を含まない金属層を順次形成し、こ
の断熱材粒子を含まない金属層を直接高温に曝すように
することがブリスター防止の点から有効であること、こ
のようにしても断熱材粒子による断熱性効果は中央部付
近において有効に発揮することを、本発明者は見い出し
たものである。That is, if the inner surface portion having a large amount of dispersion is exposed to the heating side, blister etc. may occur at the time of being exposed to a high temperature. The heat-insulating material particles are formed by sequentially forming a metal composite layer in which the heat-insulating material particles gradually decrease toward the inner surface side (heating side) and a metal layer containing no heat-insulating material particles, without exposing the layer with a large amount directly to the heating side. It is effective to directly expose the metal layer containing no heat to high temperature from the viewpoint of blister prevention.In this way also, the heat insulating effect of the heat insulating material particles is effectively exhibited near the center. The inventor has found out.
【０００９】また、上記金属複合材層は、断熱材粒子が
厚さ方向中央部からそれぞれ内外面にかけて漸減する傾
斜機能を有するため、強度、機械的特性や耐熱性などの
物理的特性が漸次変化していくものであり、従って部分
的に機械的応力、熱的応力が集中するようなことがな
く、燃焼ガスを確実に受け止め、断熱作用、冷却作用を
保障する支持機能に優れているものである。In addition, the metal composite material layer has a gradient function in which the heat insulating material particles gradually decrease from the central portion in the thickness direction to the inner and outer surfaces, so that physical properties such as strength, mechanical properties and heat resistance gradually change. Therefore, the mechanical and thermal stresses do not concentrate locally and the combustion gas is reliably received, and the heat insulation and cooling functions are excellent. is there.
【００１０】更に、上記金属複合材層は、その内面が金
属であるため、スクラムジェットエンジン本体と密着性
がよく、剥落のおそれがなくて耐久性に優れたものであ
り、上記機能を長期間に亘り安定して発揮する。Further, since the inner surface of the metal composite material layer is made of metal, the metal composite material layer has good adhesion to the main body of the scrumjet engine, has no fear of peeling and is excellent in durability, and has the above-mentioned function for a long time. Stable over a period of time.
【００１１】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明のスクラムジェットエンジンは、図１に示すようにス
ペースプレーン１に搭載されるもので、スクラムジェッ
トエンジン２は、図２〜４に示す斜線部分、即ちインテ
ーク部３の内側傾壁４及び外側傾壁５、ストラット部６
の前壁７，７’、カウル部８の外側傾壁９などが空力加
熱を受けるため、上記壁部４，５，７，７’，９の少な
くとも一つ、好ましくは全部に金属複合材の層１０を形
成したものである。なお、スクラムジェットエンジン２
において、場合によりストラット部６の配設は省略され
る。The present invention will be described in more detail below. The scramjet engine of the present invention is mounted on a space plane 1 as shown in FIG. 1, and the scramjet engine 2 is shown by hatched lines in FIGS. Part, that is, the inner inclined wall 4 and the outer inclined wall 5 of the intake portion 3, the strut portion 6
The front wall 7, 7 ', the outer inclined wall 9 of the cowl portion 8 and the like are subjected to aerodynamic heating, so that at least one, preferably all of the wall portions 4, 5, 7, 7', 9 are made of metal composite material. The layer 10 is formed. The scrumjet engine 2
In some cases, the arrangement of the strut portion 6 is omitted in some cases.
【００１２】この場合、上記金属複合材層１０は、図４
に示したように、金属母材１１に断熱材粒子１２が均一
に分散され、かつ断熱材粒子分散量の最も多い金属複合
体層よりなる中央部１３と、この中央部１３の内外面に
それぞれ形成された、金属母材１１に断熱材粒子１２が
均一に分散され、かつ断熱材粒子分散量が上記中央部１
３のそれより少ない金属複合体層よりなる内側中間部１
４及び外側中間部１５と、上記内側中間部１４の内面に
形成された、断熱材粒子１２を含まず、金属母材１１の
みの金属層よりなる内面部１６と、上記外側中間部１５
の外面に形成された、断熱材粒子１２を含まず、金属母
材１１のみの金属層よりなる外面部１７とから構成され
ている。In this case, the metal composite material layer 10 is formed as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the heat insulating material particles 12 are uniformly dispersed in the metal base material 11, and the central portion 13 made of the metal composite layer having the largest amount of heat insulating material particles dispersed, and the inner and outer surfaces of the central portion 13 are respectively formed. The formed heat insulating material particles 12 are uniformly dispersed in the metal base material 11 and the heat insulating material particle dispersion amount is the above-mentioned central portion 1.
Inner middle part 1 consisting of less than 3 metal composite layers
4 and the outer intermediate portion 15, the inner surface portion 16 formed on the inner surface of the inner intermediate portion 14 that does not include the heat insulating material particles 12 and is made of a metal layer of only the metal base material 11, and the outer intermediate portion 15
And an outer surface portion 17 formed of a metal layer containing only the metal base material 11 and not including the heat insulating material particles 12.
【００１３】なお、上記図４において、中央部１３、内
外中間部１４，１５、内外面部１６，１７は境界線を持
って区切られているが、金属母材１１は共通であり、こ
れらは互に一体化しているので、図４で示したような明
瞭な境界線は実際的には形成されていない。In FIG. 4, the central portion 13, the inner and outer intermediate portions 14 and 15, and the inner and outer surface portions 16 and 17 are separated by a boundary line, but the metal base material 11 is common and they are mutually separated. Therefore, the clear boundary line as shown in FIG. 4 is not actually formed.
【００１４】ここで、金属母材１１としては、ニッケ
ル，Ｎｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ｆｅ等の
ニッケル合金、銅、Ｃｕ−ＺｎやＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ等の
銅合金、鉄、鉄合金などが使用できるが、強度、耐熱
性、熱伝導率、価格等の面からニッケル、ニッケル合金
が最も好適に用いられる。Here, as the metal base material 11, nickel, nickel alloys such as Ni-P, Ni-B, Ni-Co and Ni-Fe, copper, copper alloys such as Cu-Zn and Cu-Zn-Sn are used. Although iron, iron alloys and the like can be used, nickel and nickel alloys are most preferably used in terms of strength, heat resistance, thermal conductivity, price, and the like.
【００１５】一方、断熱材粒子１２としては、無機材料
でも有機材料でもよいが、１０００〜３５００℃の耐熱
性を有するものが好ましく、特に断熱性、強度、耐熱
性、価格等の点からジルコニア、イットリア、セリア、
シリカ、アルミナ、チタニア、ムライト等の無機粒子が
好適に使用され、中でもジルコニア、シリカ、イットリ
アが最も有効である。On the other hand, the heat insulating material particles 12 may be an inorganic material or an organic material, but those having a heat resistance of 1000 to 3500 ° C. are preferable, and zirconia, especially from the viewpoints of heat insulating property, strength, heat resistance and price. Yttria, ceria,
Inorganic particles such as silica, alumina, titania and mullite are preferably used, and among them, zirconia, silica and yttria are most effective.
【００１６】特には、断熱材粒子として、ジルコニアと
セリアもしくはセリア・イットリアとの固溶体粒子又は
混合粒子が、断熱性，強度，耐熱性等の物性面、特に耐
熱衝撃性の点から最適である。この固溶体粒子又は混合
粒子は、セリアを１０〜４０重量％、好ましくは１５〜
３５重量％、イットリアを０〜１５重量％、好ましくは
０〜１０重量％、ジルコニア残部からなるものが好適で
ある。Particularly, as the heat insulating material particles, solid solution particles or mixed particles of zirconia and ceria or ceria-yttria are most suitable in terms of physical properties such as heat insulating property, strength and heat resistance, especially from the viewpoint of thermal shock resistance. The solid solution particles or mixed particles contain 10 to 40% by weight, preferably 15 to 40% of ceria.
35% by weight, 0 to 15% by weight of yttria, preferably 0 to 10% by weight, and the balance of zirconia are suitable.
【００１７】上記断熱材粒子の粒径は種々選定し得る
が、０．５〜３０μｍ、より好ましくは１〜１０μｍ
（平均粒径）が好ましい。粒径が小さ過ぎる場合、逆に
大き過ぎる場合は、粒子の共析量が少なくなり、共析量
のコントロールが困難になる場合が生じ、十分な傾斜機
能を付与し難くなる。The particle size of the above heat insulating material particles can be selected variously, but 0.5 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm.
(Average particle size) is preferred. If the particle size is too small, or conversely too large, the amount of co-deposition of particles becomes small, and it may be difficult to control the amount of co-deposition, and it becomes difficult to impart a sufficient gradient function.
【００１８】この場合、金属複合材層１０の厚さは、適
宜選択されるが、通常１〜５０ｍｍ、好ましくは３〜１
０ｍｍ程度に形成し得る。中央部１３の厚さは０．１〜
５ｍｍ、特に０．２〜１ｍｍ、内側中間部１４の厚さは
０．０２〜０．５ｍｍ、特に０．０５〜０．１ｍｍ、外
側中間部１５の厚さは０．０２〜０．５ｍｍ、特に０．
０５〜０．１ｍｍ、内面部１６の厚さは０．００５〜５
ｍｍ、特に０．０１〜０．１ｍｍ、外面部１７の厚さは
０．１〜２０ｍｍであることが好ましい。In this case, the thickness of the metal composite material layer 10 is appropriately selected, but is usually 1 to 50 mm, preferably 3 to 1
It can be formed to about 0 mm. The thickness of the central portion 13 is 0.1
5 mm, particularly 0.2 to 1 mm, the inner intermediate portion 14 has a thickness of 0.02 to 0.5 mm, particularly 0.05 to 0.1 mm, and the outer intermediate portion 15 has a thickness of 0.02 to 0.5 mm, Especially 0.
05-0.1 mm, the thickness of the inner surface portion 16 is 0.005-5
mm, particularly 0.01 to 0.1 mm, and the thickness of the outer surface portion 17 is preferably 0.1 to 20 mm.
【００１９】また、中央部１３における断熱材粒子分散
量は平均して２０〜４０％（容量％、以下同様）、特に
２５〜３５％とすることが好ましい。この場合、中央部
３において、断熱材粒子が均等に分散していてもよく、
また真中で断熱材粒子が最も多く、これより内外中間部
に向うに従って漸次断熱材粒子が減少するように不均等
に分散されていてもよい。The amount of heat insulating material particles dispersed in the central portion 13 is preferably 20 to 40% (volume%, the same applies hereinafter), and particularly preferably 25 to 35%. In this case, the heat insulating material particles may be evenly dispersed in the central portion 3,
In addition, the heat insulating material particles are most abundant in the center, and the heat insulating material particles may be non-uniformly dispersed so as to gradually decrease toward the inner and outer intermediate portions.
【００２０】内外中間部１４，１５における断熱材粒子
分散量はそれぞれ４０％以下とすることが好ましい。こ
の場合、内外中間部を例えば２層に分け、中央部１３に
近い層の断熱材粒子分散量を１０〜４０％、特に１５〜
２５％とし、遠い層の分散量を１０％以下、特に５％以
下とすることができる。また、これら中間層１４，１５
はそれぞれ断熱材粒子が均等に分散していてもよく、そ
れぞれ中央部１３から内外部１６，１７に向うに従い漸
次断熱材粒子が減少するように不均一に分散されていて
もよい。なお、内外中間部１４，１５の断熱材粒子の分
散状態は互に同じであっても異なっていてもよい。The heat insulating material particles dispersed in the inner and outer intermediate portions 14 and 15 are preferably 40% or less. In this case, the inner and outer intermediate portions are divided into, for example, two layers, and the heat insulating material particle dispersion amount of the layer near the central portion 13 is 10 to 40%, particularly 15 to
The amount of dispersion of the distant layer can be 10% or less, especially 5% or less. In addition, these intermediate layers 14, 15
The heat-insulating material particles may be evenly distributed, or may be non-uniformly distributed so that the heat-insulating material particles gradually decrease from the central portion 13 toward the inner and outer portions 16 and 17, respectively. The dispersed state of the heat insulating material particles in the inner and outer intermediate portions 14 and 15 may be the same or different from each other.
【００２１】本発明において、断熱材粒子の分散量の漸
減は上述したように中央部から内外面方向にかけて一連
に連続的であってもよく、階段状に減少していてもよい
が、金属母材は一体性が実質的に保持されている必要が
あり、これにより傾斜機能が有効に発揮される。In the present invention, the gradual decrease of the amount of the heat insulating material particles dispersed may be continuous in the direction from the central portion to the inner and outer surfaces as described above, or may be decreased stepwise, but the metal matrix The material needs to be substantially maintained in its integrity so that the tilting function is effectively exerted.
【００２２】上記金属複合材層１０は、めっき法を採用
することにより製造することができる。即ち、金属複合
材層１０を形成すべき部分に対し、まず断熱材粒子を含
まない金属めっき液、次いで断熱材粒子が分散した金属
めっき液、最後に断熱材粒子を含まない金属めっき液中
に浸漬してめっきを施し、該部分の外面に断熱材粒子を
含まない金属めっき膜、金属めっき母相中に断熱材粒子
が分散複合した金属−断熱材粒子複合めっき膜、断熱材
粒子を含まない金属めっき膜を順次形成するものであ
り、この際めっき条件、めっき液中の断熱材粒子の分散
量などをコントロールすることにより、上述した傾斜機
能を有する複合めっき膜を得るものである。The metal composite material layer 10 can be manufactured by adopting a plating method. That is, for the portion where the metal composite material layer 10 is to be formed, first, a metal plating solution containing no heat insulating material particles, a metal plating solution containing dispersed heat insulating material particles, and finally a metal plating solution containing no heat insulating material particles are added. Metal plating film that does not contain heat insulating material particles on the outer surface of the part that is dipped and plated, metal-heat insulating material particle composite plating film in which heat insulating material particles are dispersed and composited in the metal plating mother phase, heat insulating material particles are not included A metal plating film is sequentially formed. At this time, the composite plating film having the above-mentioned gradient function is obtained by controlling the plating conditions, the amount of heat insulating material particles dispersed in the plating solution, and the like.
【００２３】ここで、めっき液としては電気めっき液で
あっても無電解めっき液であってもよく、公知のめっき
液組成のものが使用でき、例えば電気ニッケルめっき液
としては、スルファミン酸浴、ワット浴、高硫酸ニッケ
ル浴、高塩化物浴などが使用し得る。Here, the plating solution may be an electroplating solution or an electroless plating solution, and a known plating solution composition can be used. For example, as the electronickel plating solution, a sulfamic acid bath, Watts baths, high nickel sulfate baths, high chloride baths and the like can be used.
【００２４】上記めっき浴中に対する断熱材粒子の分散
量は０〜１０００ｇ／ｌの範囲で適宜選定されるが、こ
の場合他の条件が同一であれば分散量が多くなるほど共
析量も増大する。従って、互に断熱材粒子分散量のみが
異なる複数の同一めっき浴を準備し、順次めっきする方
法を採用することにより、上記傾斜機能を有するめっき
膜を形成することができる。The amount of heat insulating material particles dispersed in the plating bath is appropriately selected in the range of 0 to 1000 g / l. In this case, if the other conditions are the same, the amount of eutectoid also increases as the amount of dispersion increases. . Therefore, a plating film having the above-mentioned gradient function can be formed by preparing a plurality of identical plating baths having different amounts of heat insulating material particles dispersed therein and sequentially plating.
【００２５】また、粒子の比表面積をコントロールする
ことも有効である。この場合、比表面積が小さい程、同
一分散量で共析量が増大する。It is also effective to control the specific surface area of the particles. In this case, the smaller the specific surface area, the greater the amount of eutectoid with the same amount of dispersion.
【００２６】本発明において、上記傾斜機能を有するめ
っき膜を形成する方法としては、上述した断熱材粒子の
めっき液中への分散量や比表面積を変化させる以外に、
めっき条件を変化させる方法も採用される。In the present invention, as a method of forming the plating film having the above-mentioned gradient function, other than changing the amount of dispersion of the heat insulating material particles in the plating solution or the specific surface area,
A method of changing the plating conditions is also adopted.
【００２７】即ち、めっき浴としては、スルファミン酸
浴を用いた方が硫酸塩浴を用いた場合よりも断熱材粒子
の共析量が多くなり、まためっき液中には非イオン活性
剤、アニオン活性剤、カチオン活性剤等を０．０００１
〜１ｇ／ｌ、特に０．０１〜０．１ｇ／ｌの範囲で添加
し得るが、アニオン活性剤、非イオン活性剤、カチオン
活性剤の順で共析量が多くなり、その添加量が多くなる
程また共析量も増加する。なお、上記活性剤としては、
従来からめっきに使用されているものがいずれも好適に
用いられるが、共析量を増大させる点から、炭化水素系
及びフルオロアルキル基系界面活性剤が好ましく、また
ラウリル硫酸ナトリウムはめっき膜のピットを防止する
点から０．５〜１ｇ／ｌを添加することが好ましい。That is, as the plating bath, the use of a sulfamic acid bath produces a larger amount of eutectoid particles of the heat insulating material than the use of a sulfate bath, and the plating solution contains a nonionic activator and anion. Activator, cationic activator, etc. 0.0001
It may be added in the range of 1 to 1 g / l, particularly 0.01 to 0.1 g / l. However, the amount of eutectoid increases in the order of anionic activator, nonionic activator and cationic activator, and the amount of addition is high. Indeed, the amount of eutectoid also increases. As the activator,
Although any of those conventionally used for plating are preferably used, hydrocarbon-based and fluoroalkyl group-based surfactants are preferable from the viewpoint of increasing the amount of eutectoid, and sodium lauryl sulfate is a pit for plating film. From the viewpoint of preventing the above, it is preferable to add 0.5 to 1 g / l.
【００２８】また、公知のニッケルめっきの第一次光沢
剤、例えば有機スルホイミド化合物並びに第二次光沢
剤、例えばアセチレンアルコール化合物を０．５〜２０
ｇ／ｌ添加することにより、めっき皮膜の柔軟性及び外
観の改善に効果がある。Further, a known nickel plating primary brightener such as an organic sulfimide compound and a secondary brightener such as an acetylene alcohol compound are added in an amount of 0.5 to 20.
The addition of g / l is effective in improving the flexibility and appearance of the plating film.
【００２９】めっき液のｐＨは、めっき浴の種類に応じ
た通常の範囲とすることができ、例えば電気ニッケルめ
っき液等の場合はｐＨ３．５〜４．５とすることができ
るが、断熱材粒子の共析量はｐＨが低くなる程増加する
傾向にある。The pH of the plating solution can be set within the usual range depending on the type of the plating bath, and for example, in the case of an electric nickel plating solution, the pH can be set to 3.5 to 4.5. The eutectoid amount of particles tends to increase as the pH decreases.
【００３０】次に、電気めっきを行う場合において、陰
極電流密度は通常０．５〜１０Ａ／ｄｍ2の範囲で選定
し得るが、電流密度が低くなる程断熱材粒子の共析量が
増加する。また、めっき液の撹拌としては、機械撹拌、
ポンプ撹拌、空気撹拌、カソードロッキング等が採用し
得、特に機械撹拌が好適であるが、この場合撹拌が強い
程共析量が増加する。例えば、機械撹拌（プロペラ撹
拌）においては、プロペラの回転数を５０〜２５００ｒ
ｐｍの範囲とすることができ、ポンプ撹拌においては、
めっき液の循環量を１０〜１００回／時間とすることが
でき、空気撹拌においては、空気量を０．５〜３０ｍ3
／ｍ2／分とすることができ、カソードロッキングにお
いては、振幅０．５〜２００ｃｍ、往復回数０．５〜１
５０回／分とすることができるが、いずれも強撹拌によ
り断熱材粒子の共析量が増加する。Next, in the case of performing electroplating, the cathode current density can be usually selected in the range of 0.5 to 10 A / dm 2 , but the lower the current density, the greater the amount of eutectoid particles of heat insulating material. . Further, as the stirring of the plating solution, mechanical stirring,
Pump agitation, air agitation, cathode rocking, etc. can be adopted, and mechanical agitation is particularly suitable, but in this case, the stronger the agitation, the more the amount of eutectoid. For example, in mechanical stirring (propeller stirring), the rotation speed of the propeller is 50 to 2500 r.
In the range of pm, in pump stirring,
The circulation rate of the plating solution can be 10 to 100 times / hour, and the amount of air is 0.5 to 30 m 3 in air stirring.
/ M 2 / min, and in the cathode locking, the amplitude is 0.5 to 200 cm, and the number of round trips is 0.5 to 1
Although it can be 50 times / minute, in both cases, the amount of eutectoid particles of the heat insulating material increases due to strong stirring.
【００３１】上記の陰極電流密度及び撹拌度合を変化さ
せる方法は、めっき液組成を変化させることなく、しか
も連続的制御が可能であるため、断熱材粒子の共析量を
コントロールする方法として有効に採用される。The above method of changing the cathode current density and the stirring degree is effective as a method for controlling the amount of eutectoid particles of the heat insulating material because it can be continuously controlled without changing the composition of the plating solution. Adopted.
【００３２】また、めっき温度は電着応力の少ない柔軟
なめっき膜を得る点から通常３０〜６０℃であるが、め
っき温度が高い程共析量は増加する。従って、めっき温
度を変化させることによっても共析量をコントロールし
得る。The plating temperature is usually 30 to 60 ° C. from the viewpoint of obtaining a flexible plating film having a low electrodeposition stress, but the higher the plating temperature, the more the amount of eutectoid. Therefore, the eutectoid amount can be controlled by changing the plating temperature.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【００３４】銅合金板（銅９９．５％，Ｚｒ０．０２〜
０．２５％、Ｃｒ０．１〜１．０％の合金、２００ｍｍ
×１００ｍｍ×１０ｍｍ）を常法に従って前処理した
後、下記組成の電気ニッケルめっき液に浸漬し、下記条
件でめっきを行って、厚さ２０μｍのニッケル層（内面
部）を形成した。めっき液組成 スルファミン酸ニッケル ３５０ｇ／ｌ ホウ酸 ３０ｇ／ｌ ラウリル硫酸ソーダ ０．５ｇ／ｌめっき条件 めっき時間 ３０分 陰極電流密度 ３．５Ａ／ｄｍ2 温度 ４５℃Copper alloy plate (copper 99.5%, Zr 0.02
0.25%, Cr 0.1-1.0% alloy, 200 mm
(× 100 mm × 10 mm) was pretreated by a conventional method, and then immersed in an electric nickel plating solution having the following composition and plated under the following conditions to form a nickel layer (inner surface portion) having a thickness of 20 μm. Plating solution composition Nickel sulfamate 350g / l Boric acid 30g / l Sodium lauryl sulfate 0.5g / l Plating condition Plating time 30 minutes Cathode current density 3.5A / dm 2 Temperature 45 ° C
【００３５】次に、下記組成のジルコニア粒子分散電気
ニッケルめっき液に浸漬し、下記条件で複合めっきを行
った。めっき液組成 スルファミン酸ニッケル ３００ｇ／ｌ ホウ酸 ３０ｇ／ｌ ラウリル硫酸ソーダ ０．５ｇ／ｌ ジルコニア固溶体（平均粒径２μｍ） ０〜６００ｇ／ｌめっき条件 めっき時間 ８４０分 陰極電流密度 ３Ａ／ｄｍ2 温度 ４０℃ 撹拌 機械撹拌Next, a zirconia particle-dispersed electric nickel plating solution having the following composition was dipped, and composite plating was performed under the following conditions. Plating solution composition Nickel sulfamate 300 g / l Boric acid 30 g / l Sodium lauryl sulfate 0.5 g / l Zirconia solid solution (average particle size 2 μm) 0-600 g / l Plating conditions Plating time 840 minutes Cathode current density 3 A / dm 2 Temperature 40 ℃ stirring Mechanical stirring
【００３６】ジルコニア粒子を含まない上記めっき液に
徐々にジルコニア粒子を添加していき（０→１４０
分）、最大量に達した後、所定時間のめっきを行い（１
４０→７００分）、次いで濾過手段により徐々にジルコ
ニア粒子分散量を減少させる（７００→８４０分）とい
うめっき操作により、内側中間部（厚さ８０μｍ，Ｚｒ
Ｏ2共析量０〜４０％に傾斜）、中央部（厚さ４２０μ
ｍ，ＺｒＯ2共析量４０％）、外側中間部（厚さ８０μ
ｍ，ＺｒＯ2共析量４０〜０％に傾斜）をそれぞれ形成
した。Zirconia particles are gradually added to the plating solution containing no zirconia particles (0 → 140).
Min), and after reaching the maximum amount, plating for a predetermined time (1
40 → 700 minutes), and then a plating operation of gradually reducing the dispersion amount of zirconia particles by a filtration means (700 → 840 minutes) is performed, and the inner middle portion (thickness 80 μm, Zr
O 2 eutectoid amount inclined to 0-40%), central part (thickness 420μ
m, ZrO 2 eutectoid amount 40%), outer middle part (thickness 80μ
m, ZrO 2 eutectoid amount of 40 to 0%).
【００３７】次いで、上記組成の電気ニッケルめっき液
を用いてめっきを施し、厚さ９００μｍのめっき皮膜を
得た。Next, plating was performed using the electric nickel plating solution having the above composition to obtain a plating film having a thickness of 900 μm.
【００３８】このようにして得られた試料の熱衝撃性を
加熱源として３０ｋＷのキセノンランプを、冷却剤とし
て液体窒素をそれぞれ用いて、試料に大きな温度落差を
与える高温度落差試験で試験した結果は、ブリスター等
の発生は全く認められなかった。The thermal shock resistance of the sample thus obtained was tested by a high temperature drop test in which a 30 kW xenon lamp was used as a heating source and liquid nitrogen was used as a coolant, which gave a large temperature drop to the sample. No occurrence of blisters was observed.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明のスクラムジェットエンジンは、
その空力加熱を受ける部分に金属母材中の断熱材粒子の
分散量が厚さ方向中央部から内外面にかけてそれぞれ漸
次減少する傾斜機能を有する金属複合材層を形成してい
るため、優れた断熱性、更に耐熱性、耐摩耗性、耐久性
を有し、ブリスター発生のおそれもないものである。The scramjet engine of the present invention is
Excellent heat insulation is achieved by forming a metal composite material layer having a gradient function in which the dispersion amount of the heat insulating material particles in the metal base material gradually decreases from the central portion in the thickness direction to the inner and outer surfaces in the portion subjected to the aerodynamic heating. It has excellent heat resistance, abrasion resistance and durability, and there is no risk of blister formation.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】スペースプレーンの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a space plane.
【図２】図１のＡ部分の拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a portion A of FIG.
【図３】ストラット部の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a strut portion.
【図４】ストラット部の拡大斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view of a strut portion.
【図５】金属複合材層が形成されたスクラムジェットエ
ンジンの部分拡大断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a scramjet engine having a metal composite layer formed thereon.
１ スペースプレーン ２ スクラムジェットエンジン ３ インテーク部 ４ インテーク部の内側傾壁 ５ インテーク部の外側傾壁 ６ ストラット部 ７ ストラット部の前壁 ７’ ストラット部の前壁 ８ カウル部 ９ カウル部の外側傾壁 １０ 金属複合材層 １１ 金属母材 １２ 断熱材粒子 １３ 中央部 １４ 内側中間部 １５ 外側中間部 １６ 内面部 １７ 外面部 1 Space plane 2 Scramjet engine 3 Intake part 4 Inner sloping wall of intake part 5 Outer sloping wall of intake part 6 Strut part 7 Front wall of strut part 7 Front wall of strut part 8 Cowl part 9 Outer sloping wall of cowl part 10 Metal Composite Material Layer 11 Metal Base Material 12 Insulating Material Particles 13 Central Part 14 Inner Intermediate Part 15 Outer Intermediate Part 16 Inner Surface Part 17 Outer Surface Part
フロントページの続き (72)発明者 熊川 彰長 宮城県角田市小金沢１ 科学技術庁航空宇 宙技術研究所内 (72)発明者 外川 守人 愛知県小牧市東田中1200番 三菱重工業株 式会社名古屋誘導推進システム製作所内 (72)発明者 松村 宗順 大阪府枚方市出口１丁目５番１号 上村工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 岡田 益雄 大阪府守口市梶町３丁目35番23号 株式会 社サミックス内Front Page Continuation (72) Inventor Akinaga Kumagawa 1 Koganazawa, Kakuda City, Miyagi Prefecture Inside the Aerospace Technology Research Institute, Science and Technology Agency (72) Morito Togawa, 1200, Higashi Tanaka, Komaki City, Aichi Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Co., Ltd. In-house (72) Inventor Munejun Matsumura 1-5-1, Exit Hirakata-shi, Osaka Uemura Industrial Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Masuo Okada 3-35-23 Kajimachi, Moriguchi-shi, Osaka Stock Association In company Samix
Claims (1)
ーク部の内側傾壁及び外側傾壁、ストラット部の前壁、
並びにカウル部の外側傾壁の少なくとも一つに、金属母
材中に断熱材粒子が厚さ方向中央部において最大の分散
量で分散していると共に、内面及び外面に向うに従いそ
れぞれ分散量が漸次減少するように分散し、かつ内面及
び外面部がそれぞれ断熱材料粒子を含まない金属層にて
形成された金属複合材の層が形成されてなることを特徴
とするスクラムジェットエンジン。1. An inner inclined wall and an outer inclined wall of an intake portion of a scramjet engine body, a front wall of a strut portion,
In addition, the heat insulating material particles are dispersed in the metal base material in at least one of the outer inclined walls of the cowl portion with the maximum dispersion amount in the central portion in the thickness direction, and the dispersion amount is gradually increased toward the inner surface and the outer surface. A scramjet engine, characterized in that a layer of a metal composite material is formed that is dispersed so as to decrease and the inner surface and the outer surface portion are each formed of a metal layer that does not contain heat insulating material particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07135294A JP3188995B2 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Scrumjet engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07135294A JP3188995B2 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Scrumjet engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07259650A true JPH07259650A (en) | 1995-10-09 |
| JP3188995B2 JP3188995B2 (en) | 2001-07-16 |
Family
ID=13458027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07135294A Expired - Lifetime JP3188995B2 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Scrumjet engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188995B2 (en) |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP07135294A patent/JP3188995B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JP3188995B2 (en) | 2001-07-16 |
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