陽極酸化法を用いた超撥水伝熱管によるプリクーラ伝熱面への着霜遅延化に関する研究

摘要

宇宙航空研究開発機構(JAXA) は，地上静止状態からマッハ5 から6 の広範囲を単一機構で運用する極超音速機用エンジンとして予冷ターボジェットエンジン(PCTJ) を提案している[1-4]．PCTJ は，圧縮機上流に液体水素燃料を冷媒とする空気予冷却器(Pre-cooler) を搭載し，ターボ機構の熱負荷を低減することで極超音速飛行を可能とする．しかし，低マッハ数領域においてエンジン性能を劣化させるプリクーラ伝熱面への着霜現象が問題となっており，着霜抑制法の考案は重要課題となっている．今までも，冷媒噴霧による除霜法[5]や凝縮性物質を噴霧する除霜法[6]，ジェット噴射による除霜法[7]などが考案されてきた．しかし，これらの方法は新たな機構が必要となり，機体重量の増加やシステムの複雑化が懸念される．そこで，本研究では新たな機構を必要としない着霜抑制法として伝熱管の撥水性に着目した．撥水性の付与には陽極酸化法にて微細な表面粗さを付与し，パーフルオロアルキル基含有りh酸エステルに浸漬処理することで行い，霜の付着力の低下による着霜低減効果を実験から検証した．