ロート社のフィラメントワインダー、アリアン6ロケットで大幅な軽量化とコスト削減を実現

世界最大級のフィラメントワインディングシステムが、欧州宇宙機関（ESA）の人工衛星を地球周回軌道へ輸送するアリアン6宇宙ロケットのコンポーネント製造をまもなく開始する。ロート・コンポジット・マシナリー（ドイツ・シュテッフェンベルク）が、宇宙推進システムの大手メーカーであるアビオ（イタリア・コッレフェッロ）と緊密に協力して設計したこの大規模なフィラメントワインディング機群により、アビオはアリアン6ブースターロケットの外部ケーシング（打ち上げシステムのリフトオフ推進モーター）などを製造できるようになる。

複合材が鉄鋼に取って代わる

現在、ロケットのエンジンケーシングや多くのコンポーネントは軽量複合材で製造されている。ケーシングは通常円筒形であるため、フィラメントワインディングが一般的なプロセスとして選ばれるが、一部のコンポーネントにはプリプレグプロセスも使用される。アリアン6では、フィラメントワインディングされたカーボン複合材ブースターケースが、現役のアリアン5で使用されているスチールケースに置き換わる。今回の複合材採用により、前機種比でブースター段の重量を最大35%削減。また、運用コスト全体にも大きな影響を与え、ペイロード1トンあたりの費用を最大50%削減する見込みだ。

過去のプロジェクト経験を活かした設計

アビオとロートは、アリアン5およびベガロケットの製造に関する過去のプロジェクトで培った共通の経験を有効活用した。新しいフィラメントワインディングセンターは、最大長17m、作業直径3.6m、約120トンのワインディングマンドレルを支持可能。3台のキャリッジが3種類の異なるワインディングプロセスに対応し、各キャリッジは長さ7.4m、最大速度90m/分で移動する。

第1キャリッジ：金型レス複合構造のマンドレルへ耐熱保護テープをワインディング（ブースター内側の第1層）。
第2キャリッジ：テープの加硫後、トウプレグワインディングプロセスを実行。
第3キャリッジ：自動テープ積層（ATL）用のファイバーデリバリーヘッドを装備。アビオが特許出願中のこの技術により、ブースター接続部の複雑な幾何学形状への精密なテープ積層が可能。テープは超音波カッティングヘッドで切断・トリミングされる。ATL技術はアビオがロートとイタリアのもう1社のパートナーと共同開発。

ブースター仕様と展望

アリアン6ブースターは長さ15m、直径最大3.6m。ペイロードのサイズと重量に応じて、固体燃料を充填した2基または4基のブースターが第1飛行段階の十分な推力を確保する。ロート・インダストリーズ（ロート・コンポジット・マシナリーの親会社）の社長マンフレート・ロート氏は、「複合材分野において、私たちは世界市場のリーダーの一角を占めています」と述べている。

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