2021年10月19日午前11時30分、中国が独自開発した世界最大の推力、最高の推力対質量比、そして実用化可能なモノリシック固体ロケットエンジンが西安で試験に成功し、中国の固体ロケット推進能力が大幅に向上したことを示した。この性能向上は、将来の大型・重量級ロケット技術の開発促進に極めて重要な意義を持つ。
固体ロケットモーターの開発成功は、数え切れないほどの科学者たちの努力と知恵の結晶であるだけでなく、タングステンやモリブデン製品といった多くの化学材料の貢献なしには成し得なかった。
固体ロケットモーターは、固体推進剤を使用する化学ロケットモーターです。主に、外殻、燃料、燃焼室、ノズルアセンブリ、点火装置で構成されています。推進剤が燃焼する際、燃焼室は約3200度の高温と約2×10^7バールの高圧に耐えなければなりません。宇宙船の構成要素の一つであることを考慮すると、モリブデン系合金やチタン系合金などの軽量で高強度かつ耐熱性に優れた合金材料を使用する必要があります。
モリブデン基合金は、モリブデンを母材として、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、希土類元素などの他の元素を添加して作られる非鉄合金です。耐高温性、耐高圧性、耐食性に優れ、タングステンよりも加工が容易です。重量も軽いため、燃焼室での使用に適しています。しかし、モリブデン基合金の耐高温性などの特性は、一般的にタングステン基合金ほど優れていません。そのため、ロケットエンジンのスロートライナーや点火管などの一部の部品は、依然としてタングステン基合金材料で製造する必要があります。
スロートライニングとは、固体ロケットモーターのノズルの喉部を覆う内張り材のことです。過酷な使用環境のため、燃料室材や点火管材と同様の特性を備えている必要があります。一般的にはタングステン銅複合材が用いられます。タングステン銅は自然発汗冷却型の金属材料であり、高温下での体積変形や性能変化を効果的に抑制できます。発汗冷却の原理は、合金中の銅が高温下で液化・蒸発し、大量の熱を吸収して材料表面の温度を下げるというものです。
点火管は、エンジン点火装置の重要な構成要素の一つです。一般的に火炎放射器の銃口に取り付けられますが、燃焼室の奥深くまで挿入する必要があります。そのため、構成材料には優れた耐高温性と耐摩耗性が求められます。タングステン系合金は、高融点、高強度、耐衝撃性、低体積膨張係数といった優れた特性を備えているため、点火管の製造において好ましい材料の一つとなっています。
タングステン・モリブデン産業が固体ロケットエンジンの試験運転の成功に貢献したことが分かります。Chinatungsten Onlineによると、今回の試験運転に使用されたエンジンは、中国航天科技集団公司第四研究所が開発したもので、直径3.5メートル、推力500トンです。ノズルなどの先進技術を多数採用し、エンジンの総合性能は世界最高水準に達しています。
特筆すべきは、中国が今年、2回の有人宇宙船打ち上げを実施したことである。すなわち、2021年6月17日午前9時22分、神舟12号有人宇宙船を搭載した長征2Fロケットが打ち上げられ、聶海生、劉伯明、唐洪波の3人の宇宙飛行士が宇宙へ無事に送られた。また、2021年10月16日午前0時23分、神舟13号有人宇宙船を搭載した長征2F堡13号ロケットが打ち上げられ、翟志剛、王亜平、葉光福の3人の宇宙飛行士が無事に宇宙へ送られた。
投稿日時：2021年12月19日