NCCの全複合型V型戦車は、将来の複合型宇宙戦車技術を実証します

National Composites Center（NCC、ブリストル、英国）は、航空宇宙メーカーのThales Alenia Space（カンヌ、フランス）からの業界指導を受けて、SpaceTankプロジェクトの下で全複合材のライナーレス（タイプV）タンクデモンストレーターを製造しました。ロケットや衛星推進剤タンクに使用されているものの代表と言われており、現在使用されている従来の金属製推進剤タンクと比較して、推定30％の軽量化を実現しています。 NCCはこれを実証して、将来の宇宙推進のニーズに対応する複合タンクの製造に英国の関心を引き付けています。 NCCによると、このショーケースプロジェクトは、高度な複合材料技術が、タンクの構造重量を減らし、衛星打ち上げコストを下げることにより、宇宙推進における将来の工学的構造にどのように重要な役割を果たすことができるかを示しています（ケーススタディのPDFをダウンロード）。

SpaceTankプロジェクトの全体的な目的は、極低温圧力容器の製造と検査に必要な英国ベースの研究開発ツールを開発することでした。より具体的には、1年間のプロジェクトは、極低温推進剤を保持するためのタンク用の新しい製造ソリューションの開発に焦点を合わせました。

宇宙産業は、宇宙における複合材料の重要な役割を認識しており、一部の企業はすでに宇宙タンクの設計での複合材料の使用を検討しています。たとえば、Virgin Orbit（米国カリフォルニア州ロングビーチ）とRocketLab（ニュージーランド、オークランド）は、ランチャーワンの金属の代替品として複合タンクを開発し、実証しました。 および Electron それぞれロケット。オーストラリアでは、Omni Tanker（Smeaton Grange）とパートナーが、複合ライナーレス液体水素タンク（LH ₂ ）の開発と商品化を目指しています。 ）、そしてヨーロッパの自宅に近いMT Aerospace（ドイツ、アウグスブルク）は、材料と製造方法を開発し、新しい新しいロケット燃料タンクのテストを受けています。 NCC SpaceTankプロジェクトは、この分野の主要プレーヤーとして英国をレベルアップすることが期待されています。

作成されたNCCSpaceTankデモンストレーターは、長さが750ミリメートル、直径が450ミリメートル、液体貯蔵容量が96リットルを超えています。公称肉厚4.0〜5.5ミリメートルで設計および製造されているため、タンクは85バールの加圧推進剤に耐えることができます。炭素繊維複合本体は8キログラムの材料質量で構成されていますが、NCCによると、すべての設計構造と同様に、SpaceTankを使用してこの軽量化をさらに最適化する機会がさらにあります。さらに、NCC SpaceTankの圧力定格は、より高強度の炭素繊維を使用し、複合材料の厚さを増やすことで上げることができます。あるいは、SpaceTankは、より薄く、より剛性の低い複合材料を使用することで、はるかに低い圧力のアプリケーション向けに重量とコストを最適化することができます。

SpaceTankプロジェクト中に、NCCチームは、金属流体バルブポートを洗浄可能なツールに含めるための革新的な方法を開発し、最終製品に必要な二次アセンブリおよびボンディング操作の必要性を排除しました。これらの流体バルブポートは新しい工具で保持されていたため、製造プロセスの後の段階でカーボンファイバーに結合することができました。

タンクの本体は、SHD Composites（Mooresville、N.C.、U.S。）が提供するMTC510エポキシカーボンファイバープリプレグをテープ幅300mmで使用しています。 MTC510は、80°C〜120°Cで硬化するように特別に設計されたエポキシ樹脂システムであり、損傷許容性を高めるために強化されています。

この材料は、Bindatex（Bolton、UK）によるSpaceTank製造プロセス用に準備されました。このプロセスでは、テープの幅の狭い精密スリットも実行され、22,000メートル（約72,178フィート）の材料が6.35ミリメートルの形式で返送されました。 Coriolis（Queven、France）自動ファイバー配置（AFP）製造セルで使用するためのNCCの要件。

スリットテープは、コリオリAFPシステムの張力をかけたフィラメントワインディング操作を使用して、洗浄可能な工具に付着させました。 NCCエンジニアがMaterialのCadwind（ブリュッセル、ベルギー）フィラメントワインディングソフトウェアを使用して設計したらせん巻きとフープ巻きの組み合わせを使用して、24層を超える材料を公称5.5mmの厚さに堆積しました。ここで使用されている巻線の厚さと方向/角度は、デモンストレーションのみを目的としています。 NCCは、複合壁の厚さを増減し、巻線角度とプライ構造を変更して、特定の圧力または負荷要件に対してタンクを完全に最適化することができます。

材料の堆積直後に、NCCSpaceTankの欠陥と厚さの変動を検査しました。その後、100℃でオートクレーブ硬化し、その後再検査しました。硬化後、超音波Cスキャンおよびサーモグラフィー非破壊検査（NDT）検査技術を使用し、これらの方法を比較対照して、層間剥離や多孔性などの欠陥について将来のタンクを検査する適合性を確認しました。最後に、NDTの品質評価が完了した後、内部の工具コアを加圧された冷水で洗い流して、内部のタンクキャビティを空のままにしました。

NCCによると、ライナーレスSpaceTankの工具技術は困難であることが判明し、同社のAqua水溶性コア材料を使用してAeroConsultants（英国、ハンティンドン）と共同で鋳造プロセスを開発しました。完成したツールは、2つの部分に鋳造されてから結合された、公称30mmの肉厚の集中型オスコアを備えています。このツールには、自動複合材レイアップ中に予想されるねじり荷重とオートクレーブ硬化中に加えられる圧力に耐えるように設計および製造された3つの（洗浄可能な）内部補強リングがあります。

NCCによるこのデモンストレーションは、将来の推進剤タンク開発のための英国での研究基盤を提供し、複合タンク製造用の最先端のコンポーネントと機器の新しい英国のサプライチェーンをサポートするのに役立ちます。

この分野での将来の研究活動も、世界の宇宙経済における英国の5％のシェアの増加をサポートすると報告されています。 2021年5月の英国政府の報告によると、英国の宇宙産業の収入は2016/2017年の148億ポンドから、2018/2019年には164億ポンドに増加しました。英国宇宙局の要約レポートでは、過去2年間（2019〜 2021年）に英国の宇宙部門で3,000人以上の雇用が創出されたことも強調されています。