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ロケットノズル冷却チャネル封止のための先進クラッディングと付加堆積

低コスト・大型液体ロケットエンジンの再生冷却ノズルは、信頼性の高い低コストな宇宙アクセスを可能にします。高圧冷却剤がノズル内のチャネル群を循環し、ノズル壁を適切に冷却して高温に耐え、故障を防ぎます。しかし、複雑なノズルチャネルを手頃なコストで製造・封止することは課題でした。

NASAマーシャル宇宙飛行センターは、ノズルライナー外側ジャケットを造り、チャネルを内部で封止して高圧冷却剤を封じ込める、堅牢で簡素化された付加製造技術を開発しました。レーザーワイヤ直接封止(LWDC)機能により、ノズル製造時間を短縮し、造形中のリアルタイム検査を可能にしました。

LWDC技術により、内部ライナーに融着した外部ライナーを持つ改良型チャネルウォールノズルが実現し、冷却剤を封じ込めます。これは、長年石油・ガス業界や航空宇宙部品修理業界で用いられてきた大規模クラッディング技術を基盤としています。LWDCはワイヤフリーフォームレーザー堆積を活用し、その場で形状を造形し冷却チャネルを封止します。内部銅ライナーにスーパーアロイジャケットを持つなど、バイメタリック部品も可能です。

LWDCは、ある材料で製造されたライナーを、チャネルスロッティングの基盤構造を作る中間材料でクラッディングするところから始まります。ロボットとワイヤベースの溶融付加溶接システムが、ライナー外側にフリーフォームシェルを造形します。ベースから積み上げ、回転溶接ヘッドがワイヤを繰り出し、レーザーがスロット加工されたライナーの円周方向に走査しながら冷却チャネルを封止します。これにより、2材料界面に信頼性と再現性の高い接合が形成されます。LWDCのワイヤ・レーザープロセスは、冷却チャネル内にフィラーを一切必要とせず、スロットライナーが完全に封止されるまで各層で継続されます。

一変種では、バイメタリック部品(銅/スーパーアロイなど)を可能にし、必要な箇所に最適な材料を配置できます。製造プロセスは一連の異なる合金で実証済みです。ホットファイア試験では、極限の燃焼室温度と圧力条件下で1,000秒以上曝露されました。ホットファイア試験品の微細組織検査により、冷却チャネル封止接合が信頼性高く、冷却チャネルへの変形が極めて少ないことが確認されました。

NASAはこの技術の商業化に向け、ライセンシーを積極的に募集しています。NASAライセンシングコンシェルジュ( This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. または 202-358-7432)までご連絡ください。詳細についてはこちらをご覧ください。

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