使用高速氧气燃料火对可重复使用的热保护系统材料的评估
Rajesh Kumar Chinnaraj1, Minjeong Kim1, Bogyu Choi1
1Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University, Jeonju-si 54896, Republic of Korea.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 9, 2024
概括
这项研究表明,涂有TUFI的基于Cerakwool的热保护系统 (TPS) 对航天器具有很好的可重复使用性. 即使在高热量流下,内部温度仍然低于设计极限,没有表现出切除或损坏.
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
- 热力工程是热力工程中的一个.
背景情况:
- 可重复使用的航天器需要先进的热保护系统 (TPS),能够承受极端的再进入条件.
- 研究了耐高温材料陶羊毛和TUFI (硬化单片纤维绝缘) 涂层在TPS应用中的潜力.
研究的目的:
- 评估由陶羊毛和TUFI涂层组成的新型TPS材料的热性能和可重复使用性.
- 评估基板密度和发生热流对材料热反应和结构完整性的影响.
主要方法:
- 制造了六个Cerakwool标本,密度不同 (0.45,0.40,0.35g/cm3) 和TUFI涂层 (4451606μm).
- 样本经过材料废弃性测试,使用高速氧燃料 (HVOF) 装置在1MW/m2和0.65MW/m2的热流下进行测试.
- 在三个地点监测了内部温度,并进行了测试后检查,以检查剥离和损坏.
主要成果:
- 停滞点温度在1MW/m2时达到~893°C,大约比0.65MW/m2时高出200°C.
- 停滞温度的~200°C升高与热量流量的0.35 MW/m2升高相关.
- 在距离停滞点约40毫米处的内部温度在所有条件下保持在50°C以下,远低于180°C的设计限制.
结论:
- 采用TUFI涂层的基于陶的TPS表现出卓越的绝热性能,保持内部温度远低于设计极限.
- 测试后没有观察到剥离或内部损伤的迹象,证实了该材料适用于可重复使用的太空飞船应用.
- 该材料的性能表明它作为未来再进入车辆热保护系统的可行候选人的潜力.
