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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024154820
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】飛しょう体用レドーム
(51)【国際特許分類】
F42B 10/46 20060101AFI20241024BHJP
【ＦＩ】
F42B10/46
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023068921
(22)【出願日】2023-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109612
【弁理士】
【氏名又は名称】倉谷 泰孝
(74)【代理人】
【識別番号】100116643
【弁理士】
【氏名又は名称】伊達 研郎
(74)【代理人】
【識別番号】100184022
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 美保
(72)【発明者】
【氏名】中▲西▼ 永
(57)【要約】
【課題】耐熱衝撃性の高い飛しょう体用レドームを提供する。
【解決手段】目標に向けて飛しょうする飛しょう体の前方に設置され、セラミック材から構成されて先端が尖った形状を有する飛しょう体用レドームであって、レドームの先端部分におけるセラミック材はき裂に対して熱により再結晶化が促進される自己修復可能なセラミック材からなるようにした。レドームの先端部は空力荷重や空力加熱を受けやすく、き裂が発生しやすいが、本発明によれば飛しょう体が飛しょう中にレドームの先端部にき裂が生じた場合であっても、飛しょう時の空力加熱を利用してき裂を自己修復して、き裂の進展を抑制することを可能とした。
【選択図】図２
【解決手段】目標に向けて飛しょうする飛しょう体の前方に設置され、セラミック材から構成されて先端が尖った形状を有する飛しょう体用レドームであって、レドームの先端部分におけるセラミック材はき裂に対して熱により再結晶化が促進される自己修復可能なセラミック材からなるようにした。レドームの先端部は空力荷重や空力加熱を受けやすく、き裂が発生しやすいが、本発明によれば飛しょう体が飛しょう中にレドームの先端部にき裂が生じた場合であっても、飛しょう時の空力加熱を利用してき裂を自己修復して、き裂の進展を抑制することを可能とした。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛しょう体の前方に設置され、セラミックス材から構成され先端が尖った形状を有する飛しょう体用レドームであって、
前記先端における前記セラミックス材は、き裂に対して熱により再結晶化が促進される自己修復可能なセラミックス材からなることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
前記先端における前記セラミックス材は、き裂に対して熱により再結晶化が促進される自己修復可能なセラミックス材からなることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項2】
前記自己修復可能なセラミックス材は、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、または、ヒューズドシリカ（SiO2）、または、シリコンナイトライド（Si3N4）の焼結体のセラミックスであって、添加物としてアルミナ（Al2O3）、または、酸化マンガン（MnO）が添加されて焼結された焼結体であることを特徴とする請求項１記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項3】
前記セラミックス材は、第１のセラミックス材と第２のセラミックス材が積層された積層構造を有し、
前記第１のセラミックス材は、周囲外気と接する飛しょう体用レドームの外側の面に配置され、前記第２のセラミックス材は前記外側の面とは反対の内側の面に配置され、
前記先端における前記セラミックス材は、前記第１のセラミック材のみから構成され、
前記後端部における前記セラミックス材は、前記第１のセラミックス材と層厚が前記第１のセラミックス材より厚い前記第２のセラミックス材とから構成されるか、あるいは、前記第２のセラミックス材のみから構成され、
前記先端から前記後端部へ向けて、前記第１のセラミックス材の層厚は薄くなり、前記第２のセラミックス材の層厚は厚くなり、
前記第１のセラミックス材は、前記自己修復可能なセラミックス材であり、
前記第２のセラミックス材は、前記自己修復可能でないセラミックス材であり、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、または、ヒューズドシリカ（SiO2）、または、シリコンナイトライド（Si3N4）の焼結体のセラミックスであって、添加物は添加せず、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、または、ヒューズドシリカ（SiO2）、または、シリコンナイトライド（Si3N4）をそのまま焼結したセラミックス材であることを特徴とする請求項１または２記載の飛しょう体用レドーム。
前記第１のセラミックス材は、周囲外気と接する飛しょう体用レドームの外側の面に配置され、前記第２のセラミックス材は前記外側の面とは反対の内側の面に配置され、
前記先端における前記セラミックス材は、前記第１のセラミック材のみから構成され、
前記後端部における前記セラミックス材は、前記第１のセラミックス材と層厚が前記第１のセラミックス材より厚い前記第２のセラミックス材とから構成されるか、あるいは、前記第２のセラミックス材のみから構成され、
前記先端から前記後端部へ向けて、前記第１のセラミックス材の層厚は薄くなり、前記第２のセラミックス材の層厚は厚くなり、
前記第１のセラミックス材は、前記自己修復可能なセラミックス材であり、
前記第２のセラミックス材は、前記自己修復可能でないセラミックス材であり、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、または、ヒューズドシリカ（SiO2）、または、シリコンナイトライド（Si3N4）の焼結体のセラミックスであって、添加物は添加せず、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、または、ヒューズドシリカ（SiO2）、または、シリコンナイトライド（Si3N4）をそのまま焼結したセラミックス材であることを特徴とする請求項１または２記載の飛しょう体用レドーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、飛しょう体用アンテナを保護する飛しょう体用レドームに関するものである。
【背景技術】
【0002】
所定の目標に向けて電波誘導にて飛しょうする飛しょう体は、先端部に目標を検知するためのレーダ用アンテナが備えられている。飛しょう体の先端部は、空力荷重や空力加熱を受けやすい部位である。このため飛しょう体の先端部は、空力抵抗を減らし高速で飛しょうできるように、尖った形状（例えばCone、Ogive、Von_Karman形状）とすることが一般的である。
【0003】
また、レドームは、レーダ用アンテナが送受信する電波を透過させる必要があることから、誘電体材料を使用しなければならない。誘電体材料としては、アルミナ（Al2O3）、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックス、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）材などが用いられている。
【0004】
超音速で飛しょうする飛しょう体のレドームは、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れたセラミックス材を使用することが主流である。また、飛しょう体の機体は、通常、鉄、あるいはアルミニウム材などの高剛性で高熱膨張係数（10～30×10-E6/℃）の材料を用いているのが一般的である。前述のレドームと機体は異種材料となるので、その組み合わせによる熱応力が懸念される。このため、高剛性で熱膨張係数が比較的低いＦＲＰを用いたリングを介して、レドームを機体に固定し、またレドームとリングは接着剤により固定することが一般的である。
【0005】
一方、セラミックスの公知技術として、自己修復可能なセラミックス材の開示がある（例えば特許文献１、２）。自己修復可能なセラミックス材は、熱衝撃の他、製造時や取り扱い時に生じるき裂に対して、熱及び電気による化学反応により再結晶化が促進される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表第２０１８－５１１１６７号
【特許文献2】国際公開第２０１３／００８６４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
飛しょう体において、数秒という短い時間で超音速または極超音速に達して飛しょうするものがある。また、長時間飛しょうするものもあり、空力加熱により機体が高温に晒される。レドームの先端部は空力加熱のよどみ点付近であり、従来、急激な温度上昇による熱衝撃が発生しやすかった。熱衝撃が発生した場合、先端部周辺に微小な欠陥が発生し、レドームにき裂が発生する可能性が生じるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、飛しょう体の前方に設置され、セラミックス材から構成され先端が尖った形状を有する飛しょう体用レドームにおいて、前記先端における前記セラミックス材は、き裂に対して熱により再結晶化が促進される自己修復可能なセラミックス材から成るようにした。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、飛しょう体の前方に設置する飛しょう体用レドームであって、空力加熱に対する耐熱衝撃性の高い飛しょう体用レドームを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の実施の形態に係る飛しょう体用レドームを説明する。なお、実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【0012】
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係るレドーム１００を示す側面図である。レドーム１００はセラミック造形物であり、飛しょう体の機体２００の前方に設置される。図２は、本実施の形態に係るレドーム１００の断面図であり、図１で示されるＡ-Ａ’線に沿った断面図である。
レドーム１００は先が尖った形状であり、肉厚が薄いセラミックス材Ｓによって形成される。セラミックス材Ｓの詳細については後述する。
セラミックス材Ｓにより形成されたレドーム１００の内部である内側部分は空洞であり、空洞１０１で表わす。
図１は本実施の形態に係るレドーム１００を示す側面図である。レドーム１００はセラミック造形物であり、飛しょう体の機体２００の前方に設置される。図２は、本実施の形態に係るレドーム１００の断面図であり、図１で示されるＡ-Ａ’線に沿った断面図である。
レドーム１００は先が尖った形状であり、肉厚が薄いセラミックス材Ｓによって形成される。セラミックス材Ｓの詳細については後述する。
セラミックス材Ｓにより形成されたレドーム１００の内部である内側部分は空洞であり、空洞１０１で表わす。
【0013】
図１、図２において、レドーム１００の先が尖った方の端部を先端部１００Ａとする。
先端部１００Ａの反対側の端部で、機体２００と連結する方の端部を後端部１００Ｂとする。また、先端部１００Ａと後端部１００Ｂの間にあって先端部１００Ａと後端部１００Ｂの間に位置する部分を、中間部１００Ｃとする。
先端部１００Ａの反対側の端部で、機体２００と連結する方の端部を後端部１００Ｂとする。また、先端部１００Ａと後端部１００Ｂの間にあって先端部１００Ａと後端部１００Ｂの間に位置する部分を、中間部１００Ｃとする。
【0014】
空洞１０１には飛しょう体用のアンテナ（図示せず）が設置される。アンテナはレドーム１００によりレドーム１００の周囲と隔離される。
レドームが連結される機体２００からみたレドーム１００の後端部１００Ｂの形は、なかが空間の丸い形状をしており、薄肉のセラミックスＳによって外周が形成される。
レドームが連結される機体２００からみたレドーム１００の後端部１００Ｂの形は、なかが空間の丸い形状をしており、薄肉のセラミックスＳによって外周が形成される。
【0015】
前述の通りレドーム１００はセラミックス材Ｓにより形成される。より詳しくは２層の異なるセラミックス材が積層された積層セラミックスによって形成される。
２層のセラミックス材のうち、ここでは、レドーム１００の外側にあってレドーム周囲の外気と接するセラミックス材を第１セラミックス材Ｓ１とし、レドーム１００の内側にあって空洞１０１側に配置されるセラミックス材を第２セラミックス材Ｓ２とする。
また、第１セラミックス材Ｓ１の層厚をｔ１、第２セラミックス材Ｓ２の層厚をｔ２とする。後述するようにレドーム１００の先端からの位置によって層厚ｔ１と層厚ｔ２は異なる。
２層のセラミックス材のうち、ここでは、レドーム１００の外側にあってレドーム周囲の外気と接するセラミックス材を第１セラミックス材Ｓ１とし、レドーム１００の内側にあって空洞１０１側に配置されるセラミックス材を第２セラミックス材Ｓ２とする。
また、第１セラミックス材Ｓ１の層厚をｔ１、第２セラミックス材Ｓ２の層厚をｔ２とする。後述するようにレドーム１００の先端からの位置によって層厚ｔ１と層厚ｔ２は異なる。
【0016】
以下、第１セラミックス材Ｓ１と第２セラミックス材Ｓ２を積層したセラミックス材Ｓにより形成されるレドーム１００の各部分について、図２を用いて説明する。
【0017】
図２において、レドーム１００の先端部１００Ａ、後端部１００Ｂ、中間部１００Ｃの各箇所を破線で囲って示している。また、先端部１００Ａ、後端部１００Ｂ、中間部１００Ｃのセラミックス材Ｓの断面における第１セラミックス材Ｓ１と第２セラミックス材Ｓ２の積層状況を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で図示する。
【0018】
まず、中間部１００Ｃにおけるセラミックス材Ｓは、図２（ｃ）のように層厚ｔ１の第１セラミックス材Ｓ１と層厚ｔ２の第２セラミックス材Ｓ２が積層されて構成された状態となっており、レドーム１００の外側となる面に第１セラミックス材Ｓ１が配置され、内側となる面に第２セラミックス材Ｓ２が配置される。
【0019】
一方、先端部１００Ａにおけるセラミックス材Ｓは、図２中の（ａ）で示す通り第１セラミックス材Ｓ１のみで構成される。先端部１００Ａにおいては第２セラミックス材Ｓ２は積層されない。
【0020】
後端部１００Ｂにおけるセラミックス材Ｓは、図２中の（ｂ）で示す通り第２セラミックス材Ｓ２の層厚が厚く、第１セラミックス材Ｓ１は積層されないか、あるいは薄く積層される程度である。
【0021】
このようにレドーム１００の先端部１００Ａから中間部１００Ｃにかけて、先端部１００Ａでは積層されない第２セラミックス材Ｓ２の層厚が徐々に増加する一方、第１セラミックス材Ｓ１の層厚は徐々に減少する。
中間部１００Ｃから後端部１００Ｂにかけては、さらに、第２セラミックス材Ｓ２の層厚が増加し、第１セラミックス材Ｓ１の層厚が減少する。
結果として、先端部１００Ａからから後端部１００Ｂの間で、第１セラミックス材Ｓ１の層厚ｔ１と第２セラミックス材Ｓ２の層厚ｔ２の割合は連続的に変化する。
中間部１００Ｃから後端部１００Ｂにかけては、さらに、第２セラミックス材Ｓ２の層厚が増加し、第１セラミックス材Ｓ１の層厚が減少する。
結果として、先端部１００Ａからから後端部１００Ｂの間で、第１セラミックス材Ｓ１の層厚ｔ１と第２セラミックス材Ｓ２の層厚ｔ２の割合は連続的に変化する。
【0022】
このように、レドーム１００を形成するセラミックス材Ｓは、レドーム１００の先端部においては第１セラミックス材Ｓ１のみで構成されて第２セラミックス材Ｓ２の積層は無く、レドーム１００の後端部に近づくに従い、第１セラミックス材Ｓ１の層厚が減少する一方、第２セラミックス材Ｓ２の層厚が増加する。そして、レドーム１００の後端部においは第１セラミックス材Ｓ１の層は積層されていないか、あるいは薄く積層されている程度であり、第２セラミックス材Ｓ２が厚く積層される層構成となっている。
結果として、先端部１００Ａから後端部１００Ｂにかけて、第１セラミックス材Ｓ１と第２セラミックス材Ｓ２の層厚の割合は連続的に変化する。
結果として、先端部１００Ａから後端部１００Ｂにかけて、第１セラミックス材Ｓ１と第２セラミックス材Ｓ２の層厚の割合は連続的に変化する。
【0023】
ここで、本実施の形態において、第１セラミックス材Ｓ１は治癒活性層を含むセラミックス材である。
治癒活性層を含むセラミックス材とは、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックスであって、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）などに、添加物としてアルミナ（Al2O3）を添加したのち焼結したセラミックスのことをいう。
治癒活性層を含むセラミックス材は、自己修復可能なセラミックス材であり、熱衝撃の他、製造時や取り扱い時に生じるき裂に対して、熱及び電気による化学反応により再結晶化が促進される。
治癒活性層を含むセラミックス材とは、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックスであって、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）などに、添加物としてアルミナ（Al2O3）を添加したのち焼結したセラミックスのことをいう。
治癒活性層を含むセラミックス材は、自己修復可能なセラミックス材であり、熱衝撃の他、製造時や取り扱い時に生じるき裂に対して、熱及び電気による化学反応により再結晶化が促進される。
【0024】
一方で、第２セラミックス材Ｓ２は治癒活性層のないセラミックス材である。
治癒活性層のないセラミックス材とは、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックスであって、添加物は添加せず、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）などをそのまま焼結したセラミックスのことをいう。
治癒活性層のないセラミックス材とは、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックスであって、添加物は添加せず、焼結する前の液状のコージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）などをそのまま焼結したセラミックスのことをいう。
【0025】
表１に、本発明の実施の形態の一実施例として、レドーム１００の先端からの各距離における、治癒活性層を含むセラミックス（第１セラミックス材Ｓ１）の層厚と、治癒活性層のないセラミックス（第２セラミックス材Ｓ２）の層厚を示す。
【0026】
【表1】
【0027】
次に、飛しょう体が飛しょうする最中におけるレドーム１００先端部の第１セラミックス材Ｓ１の機能について説明する。
【0028】
本実施の形態に係るレドーム１００では、この空力荷重や空力加熱を受けやすく、き裂が発生しやすい先端部に治癒活性層を含むセラミックス材を配置することとした。
治癒活性層は熱及び電気による化学反応によりき裂に対して再結晶化が促進される層でありコンデンサや電気機器への適用の開示がある。
治癒活性層においては、例えば、セラミックスに含まれる炭化ケイ素が反応して二酸化ケイ素が合成され、セラミックスにフィラーとして添加されるアルミナとこの二酸化ケイ素が反応して結晶化するなどして、き裂に対して再結晶化を促進する。
治癒活性層は熱及び電気による化学反応によりき裂に対して再結晶化が促進される層でありコンデンサや電気機器への適用の開示がある。
治癒活性層においては、例えば、セラミックスに含まれる炭化ケイ素が反応して二酸化ケイ素が合成され、セラミックスにフィラーとして添加されるアルミナとこの二酸化ケイ素が反応して結晶化するなどして、き裂に対して再結晶化を促進する。
【0029】
本実施の形態では、レドーム１００の先端部に治癒活性層を含むセラミックスを配置しており、先端部周辺に発生した微小な欠陥からき裂が生じた場合であっても、飛しょう時の空力加熱を利用してき裂を自己修復して、き裂の進展を抑制することが可能となる。
例えば、飛しょう体は発射の直後が急激な速度変化によって熱衝撃が非常に大きくなり欠陥も生じやすいと考えられるが、発射直後は、同時に空力加熱による温度上昇も大きい。発射直後の空力加熱による温度上昇によって、発射直後の熱衝撃によりき裂が生じた場合であっても自己修復に必要とされる熱量を得ることができ、き裂の進展を抑制することができる。
例えば、飛しょう体は発射の直後が急激な速度変化によって熱衝撃が非常に大きくなり欠陥も生じやすいと考えられるが、発射直後は、同時に空力加熱による温度上昇も大きい。発射直後の空力加熱による温度上昇によって、発射直後の熱衝撃によりき裂が生じた場合であっても自己修復に必要とされる熱量を得ることができ、き裂の進展を抑制することができる。
【0030】
次に、飛しょうしている最中における、レドーム１００の外周部の第１セラミックス材Ｓ１の機能について説明する。
飛しょう体は飛しょう中に旋回動作を行う。従来、レドーム１００の外周は飛しょう時にレインエロージョンによる損耗が発生して強度が低下し、飛しょう中の旋回時の加速度により発生する荷重により、レドームの破壊が発生してしまう可能性があった。この対策として旋回時の加速度を低下させ、発生する荷重を低減することで、レドームに発生する応力を低下させることが可能であるが、一方で、旋回時の加速度を低減させることで飛しょう体の飛しょう性能を低下させてしまう。
飛しょう体は飛しょう中に旋回動作を行う。従来、レドーム１００の外周は飛しょう時にレインエロージョンによる損耗が発生して強度が低下し、飛しょう中の旋回時の加速度により発生する荷重により、レドームの破壊が発生してしまう可能性があった。この対策として旋回時の加速度を低下させ、発生する荷重を低減することで、レドームに発生する応力を低下させることが可能であるが、一方で、旋回時の加速度を低減させることで飛しょう体の飛しょう性能を低下させてしまう。
【0031】
本実施の形態に係るレドーム１００では、空力荷重や空力加熱を受けやすい先端部だけでなく、強度が低下するレドーム外周全体に治癒活性層を含むセラミックスの層を配置しており、レドーム外周全体に自己修復機能を有する治癒活性層を含むセラミックを設けることで、レインエロージョンによる損耗の耐性を得ることができる。
これにより、飛しょう性能を低下させることなく、旋回を行うことが可能となる。
これにより、飛しょう性能を低下させることなく、旋回を行うことが可能となる。
【0032】
このように、本実施の形態に係るレドーム１００においては、レドームの先端部に発生したき裂を、外部から熱及び電気を供給し化学反応を起こして再結晶化を促進する必要がなく、空力加熱によるレドームの温度上昇によって自己修復することを可能とし、また、レドームの外周部では、レインエロージョンによる損耗が発生して強度が低下することを抑制できる。
【0033】
次に、レドーム１００の後端部の第１セラミックス材Ｓ１と第２セラミックス材Ｓ２の機能について説明する。
治癒活性層にはアルミナ等のフィラーが含有されることから、治癒活性層を含むセラミックス層（第１セラミックス材Ｓ１）は、治癒活性層を含まないセラミックス（第２セラミックス材Ｓ２）より密度及び熱伝導率が高い特徴を有する。
一方、レドーム１００の後端部と機体２００との間では樹脂等の素材が使われることがある。例えば、レドーム１００と機体２００を連結する際、レドーム１００と機体２００は異種材料となるのでその組み合わせによる熱応力が生じる。このため、高剛性で熱膨張係数が比較的低いＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）材を用いたリングを介してレドーム１００を機体に固定することがあるが、この場合レドーム１００とリング間には接着剤の使用が想定される。樹脂系の接着剤は一般的に耐熱性が低いが、治癒活性層を含むセラミックスは前述の通り熱伝導率が高いことからレドーム１００の先端部から後端部へ熱が流入し、後端部が温度上昇しやすい。
治癒活性層にはアルミナ等のフィラーが含有されることから、治癒活性層を含むセラミックス層（第１セラミックス材Ｓ１）は、治癒活性層を含まないセラミックス（第２セラミックス材Ｓ２）より密度及び熱伝導率が高い特徴を有する。
一方、レドーム１００の後端部と機体２００との間では樹脂等の素材が使われることがある。例えば、レドーム１００と機体２００を連結する際、レドーム１００と機体２００は異種材料となるのでその組み合わせによる熱応力が生じる。このため、高剛性で熱膨張係数が比較的低いＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）材を用いたリングを介してレドーム１００を機体に固定することがあるが、この場合レドーム１００とリング間には接着剤の使用が想定される。樹脂系の接着剤は一般的に耐熱性が低いが、治癒活性層を含むセラミックスは前述の通り熱伝導率が高いことからレドーム１００の先端部から後端部へ熱が流入し、後端部が温度上昇しやすい。
【0034】
そこで本実施の形態においては、治癒活性層を含むセラミックス材をレドーム１００の後端部において薄くし、レドーム１００の見かけ上の熱伝導率を変化させるようにした。
これにより先端部から後端部への熱流入を抑制し、温度上昇を抑制することが可能となり樹脂系の接着剤の使用が可能となる。
これにより先端部から後端部への熱流入を抑制し、温度上昇を抑制することが可能となり樹脂系の接着剤の使用が可能となる。
【0035】
以上のように本実施の形態に係るレドーム１００は、先端部は治癒活性層を含むセラミック層のみで構成する一方、後端部側では治癒活性層を含むセラミックス層は薄く、あるいは無くし、治癒活性層を含まないセラミックスの層は厚くした。先端部から後端部にかけては、治癒活性層を含むセラミックス材と治癒活性層のないセラミックス材の層厚の割合は連続的に変化するようにした。
【0036】
これにより、レドームの先端部に発生したき裂を自己修復し、レドームの外周部でレインエロージョンによる損耗が発生して強度が低下することを抑制でき、リングとレドームの固定に樹脂系の接着剤を使用することを可能とした。
【0037】
本実施の形態では、治癒活性層を含むセラミック層にアルミナ（Al2O3）のフィラーを配合することを説明した。
しかしながら配合するフィラーはアルミナ（Al2O3）に限られず、反応速度が速く、変化温度が低いフィラーを配合することにより、き裂修復の時間を調整することも可能となる。
例えば、酸化マンガン（MnO）等の不純物をフィラーとして追加することで反応速度の高速化が可能となり、き裂の修復を促進することができる。飛しょう体が熱衝撃等の瞬間的な外囲荷重が加わるような運用の場合は、き裂修復を早くすることで耐荷重性を得ることができる。
しかしながら配合するフィラーはアルミナ（Al2O3）に限られず、反応速度が速く、変化温度が低いフィラーを配合することにより、き裂修復の時間を調整することも可能となる。
例えば、酸化マンガン（MnO）等の不純物をフィラーとして追加することで反応速度の高速化が可能となり、き裂の修復を促進することができる。飛しょう体が熱衝撃等の瞬間的な外囲荷重が加わるような運用の場合は、き裂修復を早くすることで耐荷重性を得ることができる。
【0038】
なお、本実施の形態に係るレドームにおいては、製造の過程において次のような効果を奏する。
レドームの製造時を含むライフサイクルを通じる中で、レドームの表面に欠陥が生じる可能性があるが、本実施の形態に係るレドームのように、治癒活性層を含むセラミック層で生じた欠陥は局所的にヒーターを用いて熱を加えることにより治癒活性層が結晶化され、修復が可能となる。
若しくは欠陥が生じた治癒活性層を含むセラミック層を、反応溶液に浸した状態で電位を印加することで酸化反応が進み、治癒活性層が結晶化され、修復することができるという効果も奏する。
この場合、飛しょう体の機体に連結された状態であっても、機体から取り外し分解をする等を実施することなく、レドームの表面に生じた欠陥を部分的に修復することが可能である。
レドームの製造時を含むライフサイクルを通じる中で、レドームの表面に欠陥が生じる可能性があるが、本実施の形態に係るレドームのように、治癒活性層を含むセラミック層で生じた欠陥は局所的にヒーターを用いて熱を加えることにより治癒活性層が結晶化され、修復が可能となる。
若しくは欠陥が生じた治癒活性層を含むセラミック層を、反応溶液に浸した状態で電位を印加することで酸化反応が進み、治癒活性層が結晶化され、修復することができるという効果も奏する。
この場合、飛しょう体の機体に連結された状態であっても、機体から取り外し分解をする等を実施することなく、レドームの表面に生じた欠陥を部分的に修復することが可能である。
【0039】
なお、本実施の形態のレドーム１００のように、先端部においては第１セラミックス材Ｓ１（治癒活性層を含むセラミック層）のみで構成されて第２セラミックス材Ｓ２（治癒活性層のないセラミックk層）の積層は無く、先端部から後端部にかけては第１セラミックス材Ｓ１の層厚が減少する一方で第２セラミックス材Ｓ２の層厚は増加し、後端部においは第１セラミックス材Ｓ１の層は積層されていないか、あるいは薄く積層されている程度であって第２セラミックス材Ｓ２が厚く積層されるレドームの製造方法について説明する。このような層構成のレドームは、例えば自己治癒層がない状態のレドームを成形し、その後、成形したレドームを鋳込み成形の内型として自己治癒層の添加物を含む液（スラリー）で鋳込み成形を行うことにより製造することが可能である。
【符号の説明】
【0040】
１００ レドーム、１００Ａ 先端部、１００Ｂ 後端部、１００Ｃ 中間部、１０１ 空洞、Ｓ セラミックス材、Ｓ１ 第１セラミックス材、Ｓ２ 第２セラミックス材、２００ 飛しょう体の機体。
【図1】
【図2】