JPH0323352A - ロケットエンジンの燃焼室及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷却通路をもつロケットエンジンの燃焼室及
びその製造方法に関する． 〔従来の技術〕 従来、冷却通路をもつロケットエンジンの燃焼ン燃焼室
の製造に当っては、第４図（ａ）に示すように内ｆｉｌ
ｌに溝加工をし、第４図（ｂ）〜（ｅ）に示すように、
溝にワックスＯｌを充填し、内筒ｌとワックス外面に銀
粉０２を塗布し、その上で銅電鋳を行って電鋳層０３を
形戒し、切削加工を行って溝の両端部を露出させ、ワッ
クスＯｌと銀粉０２を除去することによって、冷却通路
０４をもつ燃焼室を製造している． 〔発明が解決しようとする課題〕 前記従来の電鋳による冷却通路をもつロケットエンジン
の燃焼室の製造方法においては、電鋳に長い期間を要し
、かつ電鋳層の品質バラツキが大きかった． 本発明は、前記従来の技術がもつ以上のような問題点を
解消し、短かい期間でかつ品質が安定した冷却通路をも
つロケットエンジンの燃焼室及びその製造方法を提供す
ることを目的とする．（！ｉｌｌ！を解決するための手
段〕 本発明は、上記課題を解決するために、次の手段を採用
したロケントエンジンの燃焼室及びその製造方法に係る
． （１）断面が同心円状に設けられた内筒と外筒とを有し
、該内筒及び外筒の接する面の少なくとも一方に溝が設
けられ冷媒の通過する冷却通路としたロケットエンジン
の燃焼室において、溝の側壁であるウェブを通じて外筒
と内筒とが拡散接合されていることを特徴とするロケッ
トエンジンの燃焼室． （２）内筒と超合金からなる外筒とが接する面の内筒側
に溝が設けられ、前記外筒内面に内筒材と同系のメッキ
層が設けられ、内筒の溝の側壁であるウェブ及び前記メ
ッキ層とを通じて外筒と｛３）断面が同心円状に設けら
れた内筒と外筒とを有し、該内筒と外筒の接する面の少
なくとも一方に溝が設けられ冷媒の通過する冷却通路と
したロケットエンジンの燃焼室の製造方法において、溝
に耐熱可溶性中子を充填し内外筒を着接して内外筒の間
を、真空密閉した後、これらを熱間静水圧加工（Ｈｏｔ
　Ｉｓｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ．　　以下ＨＩＰ
という）することにより内外筒を拡散接合し、前記耐熱
可溶性中子を除去することを特徴とするロケットエンジ
ンの燃焼室の製造方法．〔作　用〕 本発明（１）においては、内筒と外筒のいづれか一方に
設けられた冷媒が通過する冷却通路の溝の側壁であるウ
エプを通じて外筒と内筒とが拡散接合され、外筒と外筒
の接合強度が向上し、かつ従来の電鋳法によるポロシテ
ィ等の欠陥が減少して品質が安定する．従って、強度が
向上した分だけ肉厚を減少させ、ペイロード（積荷）を
大きくできる．また、電鋳を用いないために、工期が著
しく短縮される． 本発明（２）においては、前記の本発明（１）の作用に
加えて、外筒として高強度かつ耐熱性のすぐれる超合金
を用いており、強度が著しく向上し、従来燃焼器の周囲
に別途設けていた超合金製の耐圧ジャケットが不要とな
り、または耐圧ジャケットを設けるにしてもその重量を
軽減させることができる．また、外筒の内面に内筒と同
系の材料をあらかじめメッキしてあるので、拡散接合性
にすぐれ、特に内筒が銅系材である場合冷却通路の外筒
側の面も伝熱効率の良い銅系材料のメッキとなるので、
冷却能を高く保持できる． 本発明（３）においては、内筒と外筒の接する面の一方
に冷却通路として形威する溝に耐熱可熔性中子を充填し
、内外筒を着接して内外筒間を真空密閉した後ＨＩＰ処
理することにより、内外筒は溝の側壁をなすウェブ部分
において拡散接合され、両者の接合強度が向上し、また
従来の電鋳法によるボロシティ等の欠陥が減少する．ま
た、その後耐熱可溶性中子を除去することによって、冷
却通路をもつ燃焼室が製造される。更に、本発明（３）
では電鋳を用いていないため、工期が著しく短縮される
． 〔実施例〕 本発明の第一の実施例を第１図及び第２図によって説明
する． 第２図（ａ）に示すように、断面円形の第１図（ａ）に
示される形状の内筒ｌの外周に軸方向に複数の満３を加
工する．４は溝３の側壁を形成するウェブである．この
溝３に、第２図（ｂ）に示すように、水溶性中子５を充
填する．その上で第２図（ｃ）に示すように、外筒２を
かぶせる．内筒１と外筒２の両端部を電子ビーム溶接に
よって接合することにより内筒ｌと外筒２の間は真空密
閉される．なお外筒１を分割したものを使用する場合に
は、分割部も電子ビーム溶接接合する．この状態にした
ものを、ＨＩＰ処理することにより、第２図（ｄ）に示
すように、前記ウェブ４を通して内筒と外筒は拡散接合
一体化される．その上で外筒側から溝の両端が出てくる
まで第１図（ａ）のＸの部分を機械加工除去し、水溶性
中子５を圧力水等を利用して除去することにより、内筒
と外筒との間に冷却通路３が形威された燃焼室が製造さ
れる．本実施例における内筒と外筒、水溶性中子の材質
及び処理条件の１例を挙げると次の通りである．電子ビ
ーム溶接の条件・・・溶け込み深さ２〜３一／ｓＨＩＰ
の条件・・・５００℃×２時間，陶０気圧なお、上記の
ように内筒，外筒が銅合金で使用されるときには、中子
除去に酸又はアルカリ溶液を使用できないために、水溶
性中子を使用する必要がある． 従来の電鋳法によれば、４５日の工期を必要としたが、
本実施例ではこれが９日（中子充填から中子除去まで）
に短縮された．また、従来の銅電鋳法によるものでは、
ホ゜ロシテイがあり引張強さが低＜　（２０ｋｇ／鵬３
以下）伸びが低い（２０％以下）であったが、本実施例
では内筒と外筒の接合部が、母材と同一組織となり、母
材強度と同じ特性が得られる．また、本実施例ではボロ
シティの発生もない． なお、本実施例では、水溶性中子を使用しているが、中
子として低融点の金属を使用することもできる．例えば
純アルミニウム（融点６６０℃）の戚形品を溝に充填し
、５００℃前後でＨＩＰ加工し、機械加工した後に、９
００℃程度に加熱して純アルξニウムを溶し出して除去
するようにしてもよい．本発明の第二の実施例を第３図
によって説明する． 第３図は、本発明の第二の実施例に係るロケットエンジ
ンの燃焼器断面を示す．外筒２はＮｉ基超合金であるイ
ンコネル７１８材（商品名）からなり、冷却通路用の溝
３の刻設された内筒ｌは第一の実施例の一例として示し
たＣｕ−０．７Ｃｒ−０．０６Ｚｒのクロム銅を用いた
．外１ｉ１２の冷却通路面にはＣｕメッキ層１０が設け
られており、また、外筒２と内筒１とは拡散接合されて
いる． 本実施例の燃焼器の製造方法について説明する．基本的
には第２図に示される第一の実施例のステップとほぼ同
様であるが、本実施例では、内筒ｌに溝加工を施すとと
もに、外筒２内面に純Ｃｕメッキを施こす．次に内筒ｌ
の溝に第１実施例と同様に水溶性中子を充填し、内筒１
と外筒２の前部及び後部を電子ビーム溶接を行って密封
するとともに内外筒１．２の間を真空引きし密閉する．
その後、これらを、第一の実施例と同じ条件にてＨＩＰ
処理を行って内外１１１１．２を接合し、冷却通路の入
口と出口を切削加工により設け、最後に冷却通路の人口
に高圧水を圧入して、水溶性中子を熔解させて水溶性中
子を除去した． 本実施例においては、従来法（電鋳法）に比し工期が５
分のＩ程度に短縮されるとともに、内外筒１．２の接合
強度が１．５〜２倍程度まで向上した．また、外筒２を
インコネル７１Ｂ材としたので、外筒２の強度が著しく
向上するとともに、外筒２の冷却通路側の面に伝熱効率
の良いＣｕメンチ層が残っているので、十分な冷却能を
確保できる．更に、外筒２の肉厚を大きくすることによ
り従来用いられているＮｉ基超合金製の耐圧ジャケット
を不要とすることが可能となる． すなわち、本実施例によれば工期の著しい短縮と部材強
度を可能とし、肉厚を大幅に軽減できるので、安価で軽
量の燃焼器とすることができる．この軽量化した分、宇
宙に打ち上げるペイロードを増すこともできる． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は次の効果を奏することが
できる． （１）　　内外筒が、冷却通路を形戒する溝のウェブを
通して拡散接合されているために、ボロシティ等の欠陥
が減少し品質が安定する．また、従来のように電鋳を用
いていないために、工期を著しく短縮することができる
． （２）外筒として高強度かつ耐熱性のすぐれた超合金を
用いているために、強度を著しく向上させることができ
、従来燃焼器の周囲に別途設けていた超合金製の耐熱ジ
ャケットが不要となり、また耐熱ジャケットを設けると
してもその重量を軽減させることができる．また外筒の
内面に内筒と同系の材料をメッキしているために、内外
筒の拡散接合性がすぐれている． （３）冷却通路としての溝に耐熱可溶性中子を充填した
上内外筒を間を真空密閉した上で｝ＩＩＰ処理すること
によって、内外筒を拡散接合して強固に結合することが
できる．また、ポロシティ等の欠陥が減少して品質が安
定すると共に、工期を著しく短縮することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第一の実施例の燃焼室の縦断面
図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第２
図（ａ）〜（ａ）は前記第一の実施例の製造工程の説明
図、第３図は本発明の第二の実施例の燃焼室の横断面図
、第４図（ａ）〜（ｅ）は従来の電鋳法による製造工程
の説明図である．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、断面が同心円状に設けられた内筒と外筒とを有し、
   該内筒及び外筒の接する面の少なくとも一方に溝が設け
   られ冷媒の通過する冷却通路としたロケットエンジンの
   燃焼室において、溝の側壁であるウェブを通じて外筒と
   内筒とが拡散接合されていることを特徴とするロケット
   エンジンの燃焼室。 ２、内筒と超合金からなる外筒とが接する面の内筒側に
   溝が設けられ、前記外筒内面に内筒材と同系のメッキ層
   が設けられ、内筒の溝の側壁であるウェブ及び前記メッ
   キ層とを通じて外筒と内筒とが拡散接合されていること
   を特徴とする請求項１に記載のロケットエンジンの燃焼
   室。 ３、断面が同心円状に設けられた内筒と外筒とを有し、
   該内筒と外筒の接する面の少なくとも一方に溝が設けら
   れ冷媒の通過する冷却通路としたロケットエンジンの燃
   焼室の製造方法において、溝に耐熱可溶性中子を充填し
   内外筒を着接して内外筒の間を、真空密閉した後、これ
   らを熱間静水圧加工することにより内外筒を拡散接合し
   、前記耐熱可溶性中子を除去することを特徴とするロケ
   ットエンジンの燃焼室の製造方法。