Precision Ceramics: Where Innovation Meets Perfection. Elevating Your Expectations with Unmatched Quality and Precision. Setting the Standard in Precision Ceramics Excellence. Your Trusted Partner for Unrivaled Precision and Durability. Crafting Excellence, One Ceramic at a Time. Precision Ceramics: Redefining Precision, Redefining Perfection.

作成日 2024.11.21

航空宇宙分野での先進セラミックスの応用 1

先進セラミックスの航空宇宙応用概要

高度な技術分野において、材料技術は他の技術の実現のための重要な要素の1つです。新しい材料の中で、先進セラミックスは、その優れた靭性、可塑性、耐摩耗性、耐衝撃性、高温での安定性、優れた電磁、光学、化学機能性により、注目を集めています。

航空宇宙部門は、材料の性能に非常に厳しい要件を課しています。高温強度、優れた破壊靭性、高硬度、高誘電強度、優れた熱衝撃耐性、優れた摩擦特性を持つ先進セラミックスは、航空宇宙アプリケーションにおいて優れた選択肢です。これらの材料は、優れた機械的信頼性、耐熱性、耐摩耗性を確保します。

先進セラミックスの航空宇宙への応用

ヘリコプターアーマー

セラミックベアリング

赤外線迷彩とステルス

ラドーム波透過材料

衛星バッテリー

抗酸化コーティング

セラミック基板

宇宙船の外殻

赤外線システム用の保護ウィンドウ

航空エンジン

高高度酸素生成

ヘリコプターアーマー

戦場での生存性を重視した武装ヘリコプターの設計において、軽量セラミック複合装甲材料がヘリコプターの座席や重要部分に使用されています。これらの用途に使用される専門のセラミックスは、主にアルミナセラミックスとホウ素炭化物セラミックスが含まれています。

アルミナセラミックスは優れた絶縁性、非可燃性、耐腐食性、および堅牢な耐久性を提供し、損傷しにくくなります。彼らは他の有機および金属材料と優れた特性を共有し、優れた化学腐食耐性と溶融金属耐性を示します。コランダムに匹敵する硬度を持ち、耐摩耗性は超硬合金と匹敵します。

ホウ素炭化物、通称合成ダイヤモンドは、極めて高い硬度を持つボライドです。その軽量性と装甲貫通弾に対する耐性能力から、戦艦やヘリコプターのセラミックコーティングとして使用されることがあります。熱噴射コーティングを通じて一体的な保護層を形成します。

元ソビエトのMi-28ヘリコプターは、胴体とコックピット外部に先進のセラミックを保護材として大胆に使用しました。この設計には、2層のアーマープレートが特徴で、その間にはかなりの厚さのチタン合金プレートが挟まれています。外部では、専用のセラミックが大量に使用されました。セラミックのアーマープレートはチタン合金プレートの3分の1の密度しかありませんが、防御性能は2倍以上です。さらに、コックピットには、12.7mm口径の弾丸や20mm口径のオートカノンからの破片に直撃しても耐えられる防弾ガラスが装備されています。

Mi-28 ヘリコプター

セラミックベアリング

セラミックベアリングは、高温耐性、低温耐性、摩耗抵抗性、腐食抵抗性、磁気および電気絶縁性、高回転速度能力など、優れた特性を持つため、航空宇宙産業で広く使用されています。これらのベアリングは、過酷な環境、重い負荷、低温、潤滑フリーの運転など、航空宇宙産業の厳しい条件に特に開発されています。これらは、新しい材料、革新的なプロセス、高度な構造設計の完璧な組み合わせを表しています。

3. 赤外線迷彩とステルス

セラミック赤外線迷彩およびステルス技術は、赤外線機能性セラミック材料を使用して、対象物の赤外線放射特性を低減または変更し、低赤外線検出性を実現することを含みます。これらの材料は赤外線放射特性を変更する能力を持ち、大気窓帯内で低赤外線放射率を示します。赤外線分野では、これらは対象物の赤外線シグネチャを周囲の環境と調和させ、赤外線地形にマッチングし、対象物の赤外線シグネチャ信号を最大限に抑制します。

4. レーダーム ウェーブ透過性材料

航空宇宙波透過材料（レーダム）は、宇宙船の通信、遠隔測定、爆発および誘導システムを保護し、過酷な環境および気候条件下での正常な機能を確保するために設計されています。多孔質窒化ケイ素セラミック材料は、低誘電率および誘電損失、低密度、優れた断熱性、適切な強度、長寿命、および他のセラミック材料と比較して比較的低いレーダー波吸収を提供し、航空宇宙波透過アプリケーションに非常に適しています。

衛星バッテリー

衛星バッテリーの寿命を最大限に延ばすためには、セラミックセパレータ材料が必要です。セラミックセパレータは希土類元素などの複合材料から作られ、真空微細混合と高温焼結によって形成されます。これらのセパレータは強酸や強アルカリに耐性があり、クロム酸浴溶液には溶解しません。

航空機用ブレーキディスクとロケットエンジン用抗酸化セラミックコーティング

炭素/炭素複合材料は、ロケットエンジンノズルや航空機のブレーキディスクなどの部品にその独自の特性のため広く使用されています。しかし、400°Cを超える酸素豊富な環境で酸化しやすく、その性能を著しく低下させます。これを解決するために、抗酸化セラミックコーティングが施され、酸化に対する保護として優れた物理的および化学的安定性を提供します。

セラミック基板

ロケットが大気を通過する際には、重要な外部摩擦が発生し、温度や圧力センサーなどの内部センサーに影響を与えます。外部の力によって大量の熱が発生し、圧力センサーの精度が重要です。内部の回路基板が外部の力によって損傷を受けると、センサーは役に立たなくなります。高い耐摩耗性と耐圧強度を持つジルコニアセラミック基板は、そのような損傷を防ぐのに理想的です。

宇宙船のシェル

高温セラミックコーティング（HfB2、ZrB2、およびZrCなど）は、表面の耐熱性と大気侵食耐性を向上させるために不可欠であり、特に超音速輸送機にとって重要です。これらの超高温セラミックスは、車両の表面侵食耐性を向上させる上で重要な役割を果たし、宇宙船の表面保護において置き換えることのできない存在です。

赤外線システム保護窓

このセラミックは、ロシア極東連邦大学、ロシア科学アカデミー極東支部化学研究所、ウクライナ国立科学アカデミー単結晶研究所、中国科学院上海硅酸塩研究所の若手研究者によって共同開発されたもので、酸化イットリウムと酸化マグネシウムから構成されています。これは、航空宇宙機器の赤外線システム保護窓に使用され、6000 nm以下の赤外線光の70%以上の透過を可能にします。

10. エアロエンジン

すべてのエンジンは、カルノーサイクルの原理に基づいて動作し、高いガス温度が高い効率をもたらす。航空宇宙エンジンにおいて推力重量比を向上させ、燃料消費を削減するためには、タービン入口温度の増加が重要です。したがって、高温構造セラミックスとセラミックス複合材料の研究は、高推力重量比の航空エンジンの開発にとって重要となっています。ヨーロッパの企業、例えばヨーロッパエンジンカンパニーは、ロケット推進システム用の複合材料の製造でリードを取っており、ファイバーセラミックスは現在、ロケットやエンジン構造の重要な部分を占めています。

高高度酸素装置

現代の飛行ミッションはしばしば数時間に及び、戦闘機は商業航空機ほどパイロットに適応可能な環境を作り出すことができません。キャビンカバーが破損するような緊急事態では、パイロットは高高度での戦闘を続けなければなりません。このため、長時間のミッションや緊急事態下での純粋または濃縮酸素の供給が必要となります。したがって、専用の酸素供給装置は、パイロットが長時間のミッションや緊急事態下で純粋または濃縮酸素を受け取ることを確実にします。