通过弧射测试,碳/二层消化器样本的热行为
Rajesh Kumar Chinnaraj1, Young Chan Kim1, Seong Man Choi1
1Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University, Jeonju-si 54896, Republic of Korea.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 9, 2023
概括
这项研究测试了一种新的双层消化器,用于航天器重新进入太空. 半球形状的形状经历了比平面形状更高的温度和衰退,影响了热保护系统的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 热保护系统 热保护系统
背景情况:
- 航天器重新进入太空需要先进的热保护系统 (TPS) 来承受极端的热量.
- 废弃材料对TPS至关重要,通过材料损失分散热量.
- 开发了一种新型的双层消化器,它结合了碳-和-.
研究的目的:
- 在模拟的再入境条件下研究新型双层消化器的行为特征.
- 评估样品几何形状 (平面与半球面) 和衰退层厚度对热性能的影响.
- 测量表面和内部温度,以及质量损失和衰退率.
主要方法:
- 在超音速弧射等离子风洞中测试双层消化器样本 (碳 - 衰退层, - 绝缘层).
- 使用静止试验 (7.5MW/m2,~40秒) 和模拟行星间再入热流 (6.259.4MW/m2,~108秒) 的过渡试验.
- 测量停滞点温度,三个位置的内部温度,质量损失和衰退.
主要成果:
- 半球面样本的表面温度比平面样本高350K,导致内部温度升高.
- 衰退层内的内部温度呈指数级上升,接近停滞点.
- 层相互作用和绝缘层温度取决于衰退层厚度和样本形状.
- 与平面样本相比,半球面样本的质量损失和衰退率高出约1.4倍.
结论:
- 样品形状显著影响消化器的性能,半球形状导致更高的热负荷和材料损失.
- 衰退层厚度和几何形状是影响双层消化器隔热效率的关键因素.
- 开发的双层消化器对航天器再入场应用非常有希望,但对性能增强而言,几何优化至关重要.
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