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ライナアフトＢ２前端部における表面後退についての検討
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周方向に一様な段差の形成
ＣＦＲＰを用いたライナアフトＢ２の表面後退は、３ＤＣ／Ｃ複合材を用いたスロートインサートと比べて大きい。このため、ライナアフトＢ２前端部には、燃焼初期に周方向に一様な段差（以下「ステップエロージョン」という。）が生じる。
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ステップエロージョンによる影響についての検討
ステップエロージョンが形成されると、この段差の下流では、燃焼ガスの膨張及び再圧縮の領域が発生し、加熱率が高くなるため、化学的腐食及び熱・機械的侵食による表面後退が、主にステップエロージョンよりも下流側に深く進行していくと考えられる。
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推進薬の形状による表面後退への影響についての検討
ＳＲＢ−Ａの推進薬には、星形のスリット（光芒）が切られており、燃焼ガスはこの光芒に沿って流れることとなる。
このため、燃焼ガスの気流特性の変動に対する表面後退への影響についての解析を実施した。
解析結果から、燃焼初期には、この光芒の影響により燃焼ガスの渦が形成されて表面後退の高い領域が発生し、この領域の中には、流れの揺らぎやＣＦＲＰの熱分解に伴う炭化層の保持力の低下等の影響が重畳されて、比較的深い溝に発達するものが現れる可能性が考えられる。
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ライナアフトＢ２前端部における欠け等についての検討
ライナアフトＢ２前端部付近の欠け等が発生することにより、燃焼ガスの気流特性等が変動し、表面後退の増大の要因となることが考えられる。このような欠け等が発生する箇所として、ライナアフトＢ２前端部の欠け等とスロートインサート後端部の欠けが考えられる。
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ライナアフトＢ２前端部の欠け等の可能性についての検討
ライナアフトＢ２については、製造時の欠陥、熱膨張によるライナアフトＢ２とスロートインサートの干渉による欠損等が考えられる。
ＳＲＢ−Ａの開発段階で実施した実機サイズモータの地上燃焼試験（ＱＭ）において、過大エロージョンは発生したものの、材料及び形状の変更により、その後、欠け等は発生していない。また、製造時の寸法検査及び非破壊検査記録、並びに既存の実機ノズルの寸法検査を実施し、異常がないことを確認した。
以上のことから、ライナアフトＢ２前端部に欠け等が発生する可能性は低いと推定する。
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スロートインサート後端部の欠け
ＳＲＢ−Ａの開発段階で実施した実機サイズモータの地上燃焼試験において、スロートインサートの欠けは発生していない。また、実際の飛行データにおいて、異常発生までのスロート背面の構造部材（ホルダＡ）の歪みに異常が認められないこと、熱構造解析上の強度余裕を有していることから、スロートインサート後端部の欠けが発生する可能性は低いと推定する。
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局所エロージョンが発生するメカニズムについて（まとめ）
感度解析等の結果から推定すると、局所エロージョンが発生するメカニズムは次のとおりである。
ノズル部にあるＣＦＲＰ製ライナアフトＢ２は、燃焼ガスの加熱により、表層から炭化層が剥離し、表面後退しながら熱防御を行っている。
ノズル部のノズルスロートとライナアフトの材質の違いによる表面後退の差で、ライナアフトＢ２前端部に周方向に一様な段差（ステップエロージョン）が発生し、この段差の影響で、燃焼ガスの流れが乱れ、加熱率が高くなり、ステップエロージョンよりも下流側で表面後退の大きい領域が発生する。
また、燃焼初期には、推進薬の光芒の影響により、燃焼ガスの渦が形成されて表面後退の高い領域が発生する。この領域の中には、燃焼ガスの流れの揺らぎとＣＦＲＰの熱分解に伴う炭化層の保持力の低下等の影響が重畳されて、領域によっては、比較的深い溝に発達するものが現れる。 |
Ａロケット専門家会合報告書」の助言を受けて行われてきた旧３機関（宇宙科学研究所、航空宇宙技術研究所、宇宙開発事業団）連携による研究の成果及び知見を活用している。