JPH05203095A - 熱防護システム - Google Patents
熱防護システムInfo
- Publication number
- JPH05203095A JPH05203095A JP1077692A JP1077692A JPH05203095A JP H05203095 A JPH05203095 A JP H05203095A JP 1077692 A JP1077692 A JP 1077692A JP 1077692 A JP1077692 A JP 1077692A JP H05203095 A JPH05203095 A JP H05203095A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- resistant shield
- protection system
- thermal protection
- shield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/12—Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】厚さが薄く、かつホットスポットを防ぐことで
ある。 【構成】機体構造体３０の外側に断熱材３１，３２が配
され、さらにその外側が耐熱遮蔽体３４で覆われ、耐熱
遮蔽体３４が連結固定具で機体構造体３０に固定されて
いる熱防護システムにおいて、前記連結固定具は、耐熱
遮蔽体３４と連結する耐熱遮蔽体側連結具１０と、機体
構造体３０と連結し、耐熱遮蔽体側連結具１０から耐熱
遮蔽体３４の幅方向に所定距離離れている複数の構造体
側連結具２０，２０と、耐熱遮蔽体側連結具１０と複数
の構造体側連結具２０とを連結する中間連結具１５とを
備えている。
ある。 【構成】機体構造体３０の外側に断熱材３１，３２が配
され、さらにその外側が耐熱遮蔽体３４で覆われ、耐熱
遮蔽体３４が連結固定具で機体構造体３０に固定されて
いる熱防護システムにおいて、前記連結固定具は、耐熱
遮蔽体３４と連結する耐熱遮蔽体側連結具１０と、機体
構造体３０と連結し、耐熱遮蔽体側連結具１０から耐熱
遮蔽体３４の幅方向に所定距離離れている複数の構造体
側連結具２０，２０と、耐熱遮蔽体側連結具１０と複数
の構造体側連結具２０とを連結する中間連結具１５とを
備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機あるいは宇宙機
のような高熱を受ける物体に用いられる再使用可能な熱
防護システムに関する。
のような高熱を受ける物体に用いられる再使用可能な熱
防護システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】宇宙機は、宇宙から大気圏に突入する
際、極めて高い空力加熱を受ける。この加熱時間は再突
入の軌道によって異なるが、一般に約１５〜２５分継続
する。この時の空力加熱率は、図２に示すように、宇宙
機の機首１および翼前縁２ａで最も高く、翼の下面２ｂ
および機体の側部３がそれに次ぎ、さらに翼の上面２ｃ
がそれに次ぐが、ここにおいてもかなりの局部加熱を受
ける。これらの部分の温度は、一般的に、１０００℃を
超え、ある部分では２０００℃に達することもあるの
で、機体および搭載機器の機能低下を防ぎ、機体の損傷
を防ぐために保護することが必要である。
際、極めて高い空力加熱を受ける。この加熱時間は再突
入の軌道によって異なるが、一般に約１５〜２５分継続
する。この時の空力加熱率は、図２に示すように、宇宙
機の機首１および翼前縁２ａで最も高く、翼の下面２ｂ
および機体の側部３がそれに次ぎ、さらに翼の上面２ｃ
がそれに次ぐが、ここにおいてもかなりの局部加熱を受
ける。これらの部分の温度は、一般的に、１０００℃を
超え、ある部分では２０００℃に達することもあるの
で、機体および搭載機器の機能低下を防ぎ、機体の損傷
を防ぐために保護することが必要である。
【０００３】従来の熱防護システムとしては、例えば、
図３に示すようなものがある。この熱防護システムは、
機体構造体４の外側に断熱材５ａ，５ｂを配し、さらに
その外側をリフレクタ６および耐熱遮蔽体７で覆い、耐
熱遮蔽体７をボルト８と機体構造体４に溶着されている
ナット９とを用いて、機体構造体４に固定するというも
のである。
図３に示すようなものがある。この熱防護システムは、
機体構造体４の外側に断熱材５ａ，５ｂを配し、さらに
その外側をリフレクタ６および耐熱遮蔽体７で覆い、耐
熱遮蔽体７をボルト８と機体構造体４に溶着されている
ナット９とを用いて、機体構造体４に固定するというも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、断熱材５ａ，５ｂの厚さとほぼ同じ
長さのボルト８を用いているために、ボルト８の外側端
８ａの熱がボルト８を通して機体構造体４に伝わりやす
く、機体構造体４に、特に温度の高い部分、いわゆるホ
ットスポットが生じてしまう。このため、機体構造体４
の耐久性が低下してしまうという問題点がある。これを
解決するために、機体構造体４とボルト８との連結部８
ｂの温度が機体構造体８の許容温度以下になるよう、単
にボルト８の長さを長くすると、熱防護システムの厚さ
が厚くかつ重くなってしまう。
うな従来技術では、断熱材５ａ，５ｂの厚さとほぼ同じ
長さのボルト８を用いているために、ボルト８の外側端
８ａの熱がボルト８を通して機体構造体４に伝わりやす
く、機体構造体４に、特に温度の高い部分、いわゆるホ
ットスポットが生じてしまう。このため、機体構造体４
の耐久性が低下してしまうという問題点がある。これを
解決するために、機体構造体４とボルト８との連結部８
ｂの温度が機体構造体８の許容温度以下になるよう、単
にボルト８の長さを長くすると、熱防護システムの厚さ
が厚くかつ重くなってしまう。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、厚さが薄く、かつホットス
ポットが発生し難い熱防護システムを提供することを目
的とする。
て着目してなされたもので、厚さが薄く、かつホットス
ポットが発生し難い熱防護システムを提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の熱防護システムは、構造体の外側に断熱材が配され、
さらにその外側が耐熱遮蔽体で覆われ、該耐熱遮蔽体が
連結固定具で前記構造体に固定されている熱防護システ
ムにおいて、前記連結固定具は、少なくともこの一部
が、前記耐熱遮蔽体との連結部から前記構造体までの最
短経路を通らないよう形成されていることを特徴とする
ものである。
の熱防護システムは、構造体の外側に断熱材が配され、
さらにその外側が耐熱遮蔽体で覆われ、該耐熱遮蔽体が
連結固定具で前記構造体に固定されている熱防護システ
ムにおいて、前記連結固定具は、少なくともこの一部
が、前記耐熱遮蔽体との連結部から前記構造体までの最
短経路を通らないよう形成されていることを特徴とする
ものである。
【０００７】また、前記目的を達成するための他の熱防
護システムは、前記連結固定具が、前記耐熱遮蔽体との
連結部の数量よりも、前記構造体との連結部の数量の方
が多くなるよう形成されていることを特徴とするもので
ある。
護システムは、前記連結固定具が、前記耐熱遮蔽体との
連結部の数量よりも、前記構造体との連結部の数量の方
が多くなるよう形成されていることを特徴とするもので
ある。
【０００８】また、前記目的を達成するためのさらに他
の熱防護システムは、前記連結固定具が、前記耐熱遮蔽
体と連結する耐熱遮蔽体側連結具と、前記構造体と連結
し、前記耐熱遮蔽体側連結具から前記耐熱遮蔽体の幅方
向に所定距離離れている複数の構造体側連結具と、前記
耐熱遮蔽体側連結具と前記複数の構造体側連結具とを連
結する中間連結具とを備えていることを特徴とするもの
である。
の熱防護システムは、前記連結固定具が、前記耐熱遮蔽
体と連結する耐熱遮蔽体側連結具と、前記構造体と連結
し、前記耐熱遮蔽体側連結具から前記耐熱遮蔽体の幅方
向に所定距離離れている複数の構造体側連結具と、前記
耐熱遮蔽体側連結具と前記複数の構造体側連結具とを連
結する中間連結具とを備えていることを特徴とするもの
である。
【０００９】
【作用】連結固定具が、耐熱遮蔽体との連結部から構造
体までの最短経路を通らないよう形成されているもので
は、連結固定具が耐熱遮蔽体と機体構造体との間の最短
経路を通るものと異なり、熱防護システム自身の厚さを
厚くすることなく、耐熱遮蔽体との連結部から機体構造
体との連結部までの距離を長くすることができるので、
連結固定具の熱伝達性が低下し、ホットスポットを防止
することができる。 また、連結固定具が、耐熱遮蔽体
との連結部の数量よりも、構造体との連結部の数量の方
が多いものでは、連結固定具の外側端の受けた熱を分散
させて構造体に伝えるので、ホットスポットを防止する
ことができる。
体までの最短経路を通らないよう形成されているもので
は、連結固定具が耐熱遮蔽体と機体構造体との間の最短
経路を通るものと異なり、熱防護システム自身の厚さを
厚くすることなく、耐熱遮蔽体との連結部から機体構造
体との連結部までの距離を長くすることができるので、
連結固定具の熱伝達性が低下し、ホットスポットを防止
することができる。 また、連結固定具が、耐熱遮蔽体
との連結部の数量よりも、構造体との連結部の数量の方
が多いものでは、連結固定具の外側端の受けた熱を分散
させて構造体に伝えるので、ホットスポットを防止する
ことができる。
【００１０】また、連結固定具が、耐熱遮蔽体側連結具
と構造体側連結具と中間連結具とを備えているもので
は、複数の部材から構成されているため、各部材間の接
触抵抗により、連結固定具の熱伝達性を前述したものよ
りもさらに低下させることができ、ホットスポットの防
止効果をさらに高めることができる。
と構造体側連結具と中間連結具とを備えているもので
は、複数の部材から構成されているため、各部材間の接
触抵抗により、連結固定具の熱伝達性を前述したものよ
りもさらに低下させることができ、ホットスポットの防
止効果をさらに高めることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
用いて説明する。図２は、軌道上にて作業を実施し地上
へ帰還する宇宙機を示す。大気圏突入時に、宇宙機は、
前述したように、機首１と同時に翼の前縁２ａが極めて
高温になり、翼下面２ｂも高温になる。一方、胴体３お
よび翼上面２ｃは、上記部分ほど高温にならない。この
発明による熱防護システムは、特に、機体の胴体３、翼
上面２ｃおよび翼下面２ｂに対して使用する。
用いて説明する。図２は、軌道上にて作業を実施し地上
へ帰還する宇宙機を示す。大気圏突入時に、宇宙機は、
前述したように、機首１と同時に翼の前縁２ａが極めて
高温になり、翼下面２ｂも高温になる。一方、胴体３お
よび翼上面２ｃは、上記部分ほど高温にならない。この
発明による熱防護システムは、特に、機体の胴体３、翼
上面２ｃおよび翼下面２ｂに対して使用する。
【００１２】図１に、本発明に係る熱防護システムの一
例を示す。機体構造体３０の外側に高温用断熱材３２お
よび高性能断熱材３１が配され、このさらに外側が耐熱
遮蔽体３４で覆われている。高温用断熱材３２は、耐熱
温度が非常に高く、耐熱遮蔽体３４側に配されるもので
ある。また、高性能断熱材３１は、熱伝導率が非常に小
さく機体構造体３０側に配されるものである。断熱材３
１，３２および耐熱遮蔽体３４は、連結固定具により機
体構造体３０に固定されている。連結固定具は、耐熱遮
蔽体３４と連結する耐熱遮蔽体側連結具１０と、機体構
造体３０と連結する２個の構造体側連結具２０，２０
と、１個の耐熱遮蔽体側連結具１０と２個の構造体側連
結具２０，２０とを連結する中間連結具１５とで構成さ
れている。構造体側連結具２０，２０は、耐熱遮蔽体側
連結具１０から耐熱遮蔽体３４の幅方向に所定距離離れ
た位置に配されている。
例を示す。機体構造体３０の外側に高温用断熱材３２お
よび高性能断熱材３１が配され、このさらに外側が耐熱
遮蔽体３４で覆われている。高温用断熱材３２は、耐熱
温度が非常に高く、耐熱遮蔽体３４側に配されるもので
ある。また、高性能断熱材３１は、熱伝導率が非常に小
さく機体構造体３０側に配されるものである。断熱材３
１，３２および耐熱遮蔽体３４は、連結固定具により機
体構造体３０に固定されている。連結固定具は、耐熱遮
蔽体３４と連結する耐熱遮蔽体側連結具１０と、機体構
造体３０と連結する２個の構造体側連結具２０，２０
と、１個の耐熱遮蔽体側連結具１０と２個の構造体側連
結具２０，２０とを連結する中間連結具１５とで構成さ
れている。構造体側連結具２０，２０は、耐熱遮蔽体側
連結具１０から耐熱遮蔽体３４の幅方向に所定距離離れ
た位置に配されている。
【００１３】以下に、熱防護システムの機体への取付手
順に従って、その構造について具体的に説明する。ま
ず、機体構造体３０と中間連結具１５の間に台座２２を
挾んでボルト２１とナット２３で固定する。機体構造体
３０と中間連結具１５との間には、空間を設けるか、断
熱材を設ける。中間連結具１５には、耐熱遮蔽体３４側
にポスト１２を立てるために、ナット１１をロ−付けし
ておき、このナット１１にポスト１２を立てる。中間連
結具１５は、自身の断熱性を高めると供に軽量化を図る
ために、複数の金属性薄板を用いて、ディンプル構造化
あるいはコルゲ−ト構造化したものである。また、ポス
ト１２は、同一形状の２個の部材を組み合わせたもの
で、内部が中空になっている。
順に従って、その構造について具体的に説明する。ま
ず、機体構造体３０と中間連結具１５の間に台座２２を
挾んでボルト２１とナット２３で固定する。機体構造体
３０と中間連結具１５との間には、空間を設けるか、断
熱材を設ける。中間連結具１５には、耐熱遮蔽体３４側
にポスト１２を立てるために、ナット１１をロ−付けし
ておき、このナット１１にポスト１２を立てる。中間連
結具１５は、自身の断熱性を高めると供に軽量化を図る
ために、複数の金属性薄板を用いて、ディンプル構造化
あるいはコルゲ−ト構造化したものである。また、ポス
ト１２は、同一形状の２個の部材を組み合わせたもの
で、内部が中空になっている。
【００１４】次に、断熱材３１，３２を機体構造体３０
上に配置する。この断熱材３１，３２は、パッケ−ジ化
されており、連結固定具部分は予め中空に形成されてい
る。高温用断熱材３２の上には熱遮蔽用のリフレクタ３
３を貼る。最後に、高温用断熱材３２の上を耐熱遮蔽体
３４で被い、この耐熱遮蔽体３４を、シム３５を介して
ボルト１３でポスト１４に固定する。耐熱遮蔽体３４
は、炭素繊維強化炭素複合材料で造られ、その表面は耐
酸化コ−ティングが施されている。
上に配置する。この断熱材３１，３２は、パッケ−ジ化
されており、連結固定具部分は予め中空に形成されてい
る。高温用断熱材３２の上には熱遮蔽用のリフレクタ３
３を貼る。最後に、高温用断熱材３２の上を耐熱遮蔽体
３４で被い、この耐熱遮蔽体３４を、シム３５を介して
ボルト１３でポスト１４に固定する。耐熱遮蔽体３４
は、炭素繊維強化炭素複合材料で造られ、その表面は耐
酸化コ−ティングが施されている。
【００１５】なお、耐熱遮蔽体側連結具１０は、ナット
１１とポスト１２とボルト１３とで構成されている。ま
た、構造体側連結具２０は、ボルト２１と台座２２とナ
ット２３とで構成されている。
１１とポスト１２とボルト１３とで構成されている。ま
た、構造体側連結具２０は、ボルト２１と台座２２とナ
ット２３とで構成されている。
【００１６】本実施例によれば、例えば、耐熱遮蔽体３
４と機体構造体３０とを単にボルトとナットを用いて連
結するように、連結固定具がこれらの間の最短経路を通
るものと異なり、連結固定具の、耐熱遮蔽体３４との連
結部から機体構造体３０との連結部までの距離が長くな
るので、連結固定具の熱伝達性を低下させることができ
る。この他、連結固定具の熱伝達性を低下させている要
因としては、連結固定具が複数の部材１１，１２，…か
ら構成されているため、各部材間の接触抵抗が生じるこ
と、連結固定具を構成するポスト１２や中間連結具１５
が熱伝熱率の低い構造物であることが上げられる。ま
た、本実施例の連結固定具は、１個の耐熱遮蔽体側連結
具１０に対して２個の構造体側連結具２０が連結されて
いるので、耐熱遮蔽体側連結具１０のボルト１３が受け
た熱を分散させることができる。
４と機体構造体３０とを単にボルトとナットを用いて連
結するように、連結固定具がこれらの間の最短経路を通
るものと異なり、連結固定具の、耐熱遮蔽体３４との連
結部から機体構造体３０との連結部までの距離が長くな
るので、連結固定具の熱伝達性を低下させることができ
る。この他、連結固定具の熱伝達性を低下させている要
因としては、連結固定具が複数の部材１１，１２，…か
ら構成されているため、各部材間の接触抵抗が生じるこ
と、連結固定具を構成するポスト１２や中間連結具１５
が熱伝熱率の低い構造物であることが上げられる。ま
た、本実施例の連結固定具は、１個の耐熱遮蔽体側連結
具１０に対して２個の構造体側連結具２０が連結されて
いるので、耐熱遮蔽体側連結具１０のボルト１３が受け
た熱を分散させることができる。
【００１７】このように、本実施例の連結固定具では、
自身の熱伝達性が低く、かつ連結具の外側端が受けた熱
を分散させて機体構造体３０に伝えるため、耐熱遮蔽体
３４と機体構造体３０と距離を長くすることなく、機体
構造体３０にホットスポットが生じることを防ぐことが
できる。
自身の熱伝達性が低く、かつ連結具の外側端が受けた熱
を分散させて機体構造体３０に伝えるため、耐熱遮蔽体
３４と機体構造体３０と距離を長くすることなく、機体
構造体３０にホットスポットが生じることを防ぐことが
できる。
【００１８】なお、本実施例では、１個の耐熱遮蔽体側
連結具１０に対して２個の構造体側連結具２０，２０を
連結させたが、１個の耐熱遮蔽体側連結具１０に対して
さらに多数の構造体側連結具２０，２０，…を連結させ
ても良い。
連結具１０に対して２個の構造体側連結具２０，２０を
連結させたが、１個の耐熱遮蔽体側連結具１０に対して
さらに多数の構造体側連結具２０，２０，…を連結させ
ても良い。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、厚さを厚くすることな
く、ホットスポットの発生を防ぐことができる。
く、ホットスポットの発生を防ぐことができる。
【図１】本発明に係る熱防護システムの断面図である。
【図２】本発明を適用する宇宙機の全体側面図である。
【図３】従来の熱防護システムの断面図である。
１０…耐熱遮蔽体側連結具、１５…中間連結具、２０…
構造体側連結具、３０…機体構造体、３１，３２…断熱
材、３４…耐熱遮蔽体。
構造体側連結具、３０…機体構造体、３１，３２…断熱
材、３４…耐熱遮蔽体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 靱彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 児島 慶享 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 山口 静 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 吉岡 孝利 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 三津間 秀彦 茨城県つくば市千現２丁目１番地の１ 宇 宙開発事業団筑波宇宙センター内 (72)発明者 小林 智之 茨城県つくば市千現２丁目１番地の１ 宇 宙開発事業団筑波宇宙センター内
Claims (3)
- 【請求項１】構造体の外側に断熱材が配され、さらにそ
の外側が耐熱遮蔽体で覆われ、該耐熱遮蔽体が連結固定
具で前記構造体に固定されている熱防護システムにおい
て、 前記連結固定具は、少なくともこの一部が、前記耐熱遮
蔽体との連結部から前記構造体までの最短経路を通らな
いよう形成されていることを特徴とする熱防護システ
ム。 - 【請求項２】構造体の外側に断熱材が配され、さらにそ
の外側が耐熱遮蔽体で覆われ、該耐熱遮蔽体が連結固定
具で前記構造体に固定されている熱防護システムにおい
て、 前記連結固定具は、前記耐熱遮蔽体との連結部の数量よ
りも、前記構造体との連結部の数量の方が多くなるよう
形成されていることを特徴とする熱防護システム。 - 【請求項３】構造体の外側に断熱材が配され、さらにそ
の外側が耐熱遮蔽体で覆われ、該耐熱遮蔽体が連結固定
具で前記構造体に固定されている熱防護システムにおい
て、 前記連結固定具は、 前記耐熱遮蔽体と連結する耐熱遮蔽体側連結具と、 前記構造体と連結し、前記耐熱遮蔽体側連結具から前記
耐熱遮蔽体の幅方向に所定距離離れている複数の構造体
側連結具と、 前記耐熱遮蔽体側連結具と前記複数の構造体側連結具と
を連結する中間連結具とを備えていることを特徴とする
熱防護システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077692A JPH05203095A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 熱防護システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077692A JPH05203095A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 熱防護システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203095A true JPH05203095A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=11759737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1077692A Pending JPH05203095A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 熱防護システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203095A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06321199A (ja) * | 1993-04-01 | 1994-11-22 | Soc Europ Propulsion <Sep> | 飛行体用断熱保護装置 |
| CN101909990A (zh) * | 2008-08-08 | 2010-12-08 | 空中客车营运有限公司 | 用于飞行器的热绝缘和声绝缘的绝缘结构 |
| JP2019120442A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 三菱電機株式会社 | 飛しょう体 |
| CN110723275A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-24 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种高温防热口盖结构 |
| CN113978696A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-28 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种航天器及其热阻式端头帽安装结构 |
| CN116946354A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-10-27 | 上海机电工程研究所 | 耐烧蚀抗冲刷的多材料夹层防热结构 |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP1077692A patent/JPH05203095A/ja active Pending
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