航空宇宙用先端セラミック部品

セラミック素材	航空宇宙用途	主要物件
炭化ケイ素（SiC）	望遠鏡のミラー基板、スラスター部品	高熱伝導性、耐酸化性
窒化アルミニウム（AlN）	衛星用基板、RFモジュール	優れた放熱性、絶縁耐力
ジルコニア (ZrO₂)	遮熱コーティング	低熱伝導率、高破壊靭性
窒化ケイ素 (Si₃N₄)	エンジンベアリング、タービンブレード	高強度、耐摩耗性、耐熱衝撃性
窒化ホウ素（BN）	宇宙船の熱シールド	優れた熱安定性、電気絶縁性
酸化ベリリウム (BeO)	ハイパワーマイクロ波デバイス	高熱伝導性、電気絶縁性
MGC	精密碍子、センサーベース	加工が容易で、寸法安定性が高い。

航空宇宙分野における代表的な使用例

航空宇宙回転システム用セラミックベアリング

用途高速ジャイロスコープ、慣性航法、タービン回転システム
セラミック材料：窒化ケイ素 (Si₃N₄)
アプリケーションの説明航空宇宙用のジャイロスコープや人工衛星の姿勢制御システムには、安定した回転、低摩擦、耐衝撃性を備えたベアリングが必要です。窒化ケイ素セラミックボールベアリングは、金属ベアリングよりも40%以上軽く、真空中でも低摩擦を維持します。
利点高強度、低密度、自己潤滑性、長寿命。
例セラミック・ボールベアリングは、NASA、スペースX、ボーイング社の様々なジャイロスコープやアクチュエータに使用されています。

ノズル、スラスタライナー、バルブ

用途ロケットエンジン、イオンスラスター、コールドガスノズル
使用セラミックス炭化ケイ素（SiC）、窒化ケイ素（Si₃N₄）、ZTAセラミックス、ZrO₂セラミックス
アプリケーションの説明推進システムは、高熱、腐食、衝撃条件下で作動しなければなりません。SiCセラミックノズルとライナーは、2000℃を超える温度に耐え、キャビテーションや熱衝撃に耐えることができます。
利点高い熱強度、高い耐侵食性、軽量。
Examples: SiC liners are used in the cold gas thrust vectoring systems of the Ariane 5 rocket and Falcon 9; NASA's electric propulsion system uses silicon nitride as the ceramic insulating liner for the nozzle.

セラミック基板とパッケージ

用途高周波レーダー、衛星通信、ハイパワーモジュールパッケージング。
使用されるセラミック窒化アルミニウム(AlN)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化アルミニウム(Al₂O₃)
Application Description: In spacecraft communication systems and radar control systems, numerous high-frequency electronic components require rapid heat dissipation within a limited volume. AlN and BeO ceramics have high thermal conductivity (>170 W/m·K), enabling rapid chip heat transfer and preventing system overheating.
利点高い熱伝導性、低い誘電損失、優れた熱安定性。
例欧州宇宙機関（ESA）の衛星パワーモジュールは、高周波マイクロ波回路のパッケージングに窒化アルミニウム基板を利用している。

シーリングリングとバルブ

用途液体水素/液体酸素供給システム、高圧バルブ、燃料ポンプ用シール。
使用セラミックス：アルミナ（Al₂O₃）、ZTAセラミックス。
用途液体水素や液体酸素などの推進剤は腐食性が高く、極低温環境で使用されるため、金属シールは変形、腐食、漏れの影響を受けやすくなります。高密度でコンパクトなアルミナセラミックシールは、透過性が極めて低く、-250℃から+400℃の温度範囲で安定した動作が可能です。
利点高強度、耐食性、耐熱サイクル性。
Examples: Multi-stage ceramic sealing systems in the propellant pumps of China's Long March rocket engines and NASA's fuel circuits.

熱管理と断熱

用途衛星内部熱制御システム、光学センサー断熱、計器室熱保護
使用セラミックスセラミックフォーム（SiCフォーム）、h-BN、ZrO₂複合セラミック
アプリケーションの説明船上の精密機器は、極端な低温・高温環境下でも安定した温度を維持する必要があります。セラミック発泡体や微多孔セラミックシートが断熱層として使用され、窒化ホウ素ガスケットと組み合わせることで、電気的性能を損なうことなく熱絶縁を実現します。
利点熱伝導率が低く、断熱性が高く、軽量。
Example: The Tiangong Space Station's optical navigation instrument cabin uses SiC ceramic insulation modules to maintain equipment temperature differences below 1.5°C.

光学ミラーとマウント

用途望遠鏡、レーザー通信、赤外線システム
使用セラミック炭化ケイ素（SiC）、低熱膨張セラミックガラス、MACOR
アプリケーションの説明深宇宙探査機や宇宙用赤外線装置では、光学部品は極低真空に長時間置かれる必要があります。高弾性率で低熱膨張率の炭化ケイ素は、超軽量リフレクターに理想的な材料です。
メリット変形が少なく、光学精度が高く、軽量。
例ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）の主鏡と副鏡は、ともに炭化ケイ素セラミック構造を利用している。

カスタム小型部品におけるMGCの応用

用途カスタマイズされたセラミックセンサーハウジング、小型電子サポート部品
使用セラミックスMGC（マシナブル・ガラス・セラミックス）
アプリケーションの説明航空宇宙システムでは、特注の構造部品が必要とされることが多いが、従来のセラミックスでは加工が困難であった。MGC セラミックは、従来の CNC 旋盤加工やフライス加工技術で素早く加工できるため、試験試作品や少量生産に適しています。
利点直接加工可能、優れた電気的性能、微細構造への適応性。
例航空機の圧力センサー用セラミック・ハウジング、電動スラスターの温度測定ポイント・ベース。

レーダー＆RF通信システム

アプリケーション高周波アンテナモジュール、フェーズドアレイレーダー、ミリ波デバイス
使用されるセラミックス窒化アルミニウム(AlN)、酸化ベリリウム(BeO)、低誘電率セラミックス(Al₂O₃など)
アプリケーションの説明民間航空機には精密レーダーシステム（気象レーダーやTACANナビゲーションなど）が搭載されており、高周波かつ高速な信号伝送が要求される。セラミック材料は、低誘電率、低損失、高熱伝導性を有し、高周波回路、マイクロ波デバイス、フィルタの実装に適しています。
利点高周波安定性により信号損失を低減、優れた熱管理によりデバイスの過熱を防止、優れた電気絶縁性により干渉を抑制。
Real-world examples: The Boeing 787 Dreamliner's multi-band communication module uses an AlN substrate; the Airbus A350's radar transmitter module is encapsulated in a BeO ceramic housing.

航空電子工学および制御システム

アプリケーションナビゲーション制御モジュール、電力変換器、飛行制御ボード、姿勢センサー
使用されるセラミックアルミナ（Al₂O₃）、窒化アルミニウム（AlN）、マシナブルガラスセラミック（MGC）
アプリケーションの説明最新の旅客機アビオニクス・システムは高度に統合されており、コンパクトな構造と効率的な放熱が要求されます。セラミック基板は、パワーモジュールやDC-DCコンバータなどの電子制御デバイスに絶縁性と熱伝導性を提供し、システム全体の信頼性を向上させます。
利点高高度の温度変化に対応できる信頼性の高いパッケージング、熱安定性が高く、熱ドリフトを最小限に抑える素材。
例MGC セラミックハウジングは、高精度の姿勢および方位センサーモジュールのパッケージに広く使用されています。

コックピット＆照明システム

用途光学レンズマウント、赤外線ウィンドウ、LEDヒートシンク
使用セラミック透明アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素（h-BN）
アプリケーションの説明コックピット用光学機器（ヘッドアップディスプレイや赤外線センサーなど）は、安定した光学支持構造を必要とします。窒化ホウ素や酸化アルミニウムセラミックスは、熱膨張が小さく、電気絶縁性に優れているため、レーザーや照明回路のパッケージに適しています。
メリット安定した光透過率と赤外線性能、低熱膨張で光学偏差を防止、高い耐熱性で高輝度照明をサポート。
実例ガルフストリームG700は、赤外線暗視装置をサポートするために透明セラミック・ウィンドウを使用しています。

燃料および油圧システム

用途セラミックバルブシート、シーリングリング、精密ノズル
使用セラミックZTA、酸化アルミニウム（Al₂O₃）、窒化ケイ素（Si₃N_2084）
アプリケーションの説明高精度の燃料噴射システムは、高い耐摩耗性と耐腐食性を必要とします。セラミックノズルとバルブシートは、狭い隙間内で長時間作動することができ、均一な燃料噴霧と密閉性を確保します。
利点高い硬度と耐摩耗性、耐薬品性、さまざまな航空燃料との適合性、システム寿命と安定性の向上。
実例ロールス・ロイス社AEシリーズエンジンの燃料システムに使用されている精密セラミックノズル、民間航空のリージョナル旅客機で金属部品に代わって漏れを減らすために使用されているZTAシールリング。