AVCOAT - AVCOAT

Apollo a Orion Avcoat

AVCOAT 5026-39 je NASA kód pro konkrétní ablativ tepelný štít materiál vytvořený uživatelem Avco[1][2] (získaný Textron v roce 1984).[3]Je to epoxid novolak pryskyřice se speciálními přísadami v a laminát voštinová matice. Při výrobě je prázdný plást spojen s primární strukturou a pryskyřice je nastříkána do každé buňky jednotlivě.[4]

Dějiny

AVCOAT byl použit pro tepelný štít na NASA Velitelský modul Apollo.[5] V konečné podobě se tento materiál nazýval AVCOAT 5026-39.

Ačkoli AVCOAT nebyl použit pro Raketoplány „NASA používá materiál pro svou příští generaci Kosmická loď Orion.[6] Avcoat, který má být použit na Orionu, je přeformulován tak, aby splňoval environmentální legislativu, která byla přijata od konce Apolla.[7][8]

Specifikace

Pozoruhodné instalace AVCOAT

AVCOAT pro modul posádky Orion

The Posádkový modul Orion byl poprvé navržen pro NASA Program souhvězdí, ale později upravil Space Launch System nahradit Program raketoplánu. Tato kosmická loď měla vzít astronauty k Mezinárodní vesmírná stanice v roce 2015 a na Měsíc v roce 2020.

V minulosti byla podoba voštinové pasty materiál ze skleněných vláken se střílí do každé buňky zvlášť. Na druhou stranu je tepelný štít Orion připevněn k základně tepelného štítu.

Chránit modul posádky během Opětovný vstup na Zemi, miska ve tvaru tepelného štítu AVCOAT ablátor byl vybrán systém. NASA oznámil, že tento modul narazí na teplotu až 5 000 stupňů Fahrenheita.[9] Licencováno Textron,[10] Materiál AVCOAT se vyrábí v New Orleans Michoud Assembly Facility podle Lockheed Martin. Tento tepelný štít bude instalován na základně modulu posádky, aby poskytoval řízenou erozi pohybující teplo od modulu posádky do atmosféry. Tento proces eroze se nazývá „ablace“ - kdy se materiály odstraňují odpařováním nebo erozí kontinuálním kontaktem s nadzvukovou rychlostí toku plynu a vysokou teplotou; tak byla provedena konstrukce voštinové struktury.

Testování vzorku AVCOAT v environmentální komoře v NASA Langley

John Kowal, správce systémů tepelné ochrany společnosti Orion ve společnosti Johnsonovo vesmírné středisko, diskutovalo o největší výzvě společnosti AVCOAT bylo oživení technologie pro výrobu s podobným výkonem, jak se ukázalo v misích Apollo.[11]

Mise EFT-1 provedla dvě oběžné dráhy Země, což poskytlo příležitost pro testování systémů Orionu. Trvalo asi čtyři hodiny, než se v oceánu rozstříkla voda.[12]

AVCOAT pro mise Apollo

AVCOAT byl poprvé použit na částech kosmické sondy Apollo a jako jednotka připojená k modulu posádky v minulosti. Jedná se o voštinovou strukturu. NASA potvrdila, že je vyrobena z křemičitých vláken s epoxidovou novolakovou pryskyřicí naplněnou skleněnými vlákny a fenolem vyráběným přímo na tepelný štít.[13][14]

Analýza letových testů NASA Apollo, materiál AVCOAT 5026-39 / HC-G, byl testován na přední části vozidla mírotvorce.[15] Měření teploty a ablace byla prováděna na čtyřech místech nosního uzávěru. Zpráva uvádí, že opotřebení štítu je způsobeno aerodynamickým střihem a rychlostí ohřevu. Zpráva také poznamenala, že vědci věřili, že ablace byla prováděna kontrolovaným způsobem.

Po misích Apollo byla poté zahájena výroba za účelem studia. Hlavní inženýr Orionu požádal o přepracování tepelného štítu,[16] konečný návrh však nebyl vybrán.

AVCOAT Výzkum a instalace tepelného štítu pro modul posádky Orion

Tepelný štít materiálu AVCOAT prošel několika koly testování, než byl vybrán pro instalaci. Zkoumání termochemické odezvy Avcoat TPS z prvních principů pro srovnání s daty EFT-1, věci testované na tepelném štítu zahrnují: transport modelu, přenos tepla a regresi materiálu TPS.[17]

Tepelný štít Orco 16,5 stop AVCOAT byl připevněn k modulu posádky Orion pomocí 68 šroubů technikem v Kennedyho vesmírném středisku (KSC) NASA na Floridě. Tento tepelný štít je pokryt titanovým vazníkem a kompozitní náhražkou s přídavným pláštěm z vrstev uhlíkových vláken. Orionův tepelný štít navrhl a vyrobil Lockheed Martin. Tepelný štít je jako kousky voštinové skládačky, které musí do sebe perfektně zapadat a šroubové spoje musí být seřazené.[10]

Po instalaci tepelného štítu se přístup ke komponentám modulu posádky ztížil nebo již nebyl přístupný.

Použití letu

Uncrewed

Posádka

Reference

  1. ^ Studie architektury průzkumných systémů NASA - kapitola 5 (listopad 2005)
  2. ^ Protipožární výztuž zvyšuje pevnost ocelových konstrukcí (2006)
  3. ^ Historie společnosti Textron Systems Archivováno 30. listopadu 2010, v Wayback Machine „Historie 1984“Společnost Textron získává společnost Avco, včetně společnosti Lycoming, a stává se společností Avco Systems Textron", 2010, přístup 2010-11-27.
  4. ^ A b C d E Analýza letových zkoušek materiálu tepelného štítu Apollo pomocí systému vozidla s kardiostimulátorem NASA Technická poznámka D-4713, str. 8, 1968-08, zpřístupněno 26. 12. 2010. „Avcoat 5026-39 / HC-G je epoxidová novolaková pryskyřice se speciálními přísadami ve voštinové matrici ze skleněných vláken. Při výrobě je prázdná voština spojena s primární strukturou a pryskyřice je nastříkána do každé buňky zvlášť. ... hustota materiálu je 32 lb / ft3 (512 kg / m3). Zuhelnatění materiálu se skládá hlavně z oxidu křemičitého a uhlíku. Je nutné znát jejich množství v uhlí, protože při ablační analýze se oxid křemičitý považuje za inertní, ale uhlík se považuje za vstupující do exotermických reakcí s kyslíkem. ... v 2160° R. (1200 ° K), 54 procent hmotnostních původního materiálu se těkalo a 46 procent zůstalo jako zuhelnatělý. ... V původním materiálu je 25 hmotnostních procent oxidu křemičitého, a protože se oxid křemičitý považuje za inertní, složení uhlíkové vrstvy se stává 6,7 lb / ft3 (107,4 kg / m3) uhlíku a 8 lb / ft3 (128,1 kg / m3) oxidu křemičitého. “
  5. ^ A b C d E F Zpráva o zkušenostech Apolla - subsystém tepelné ochrany (leden 1974)
  6. ^ NASA.gov - NASA vybrala materiál pro tepelný štít kosmické lodi Orion (7. dubna 2009)
  7. ^ Flightglobal.com - Rozhodnutí NASA o tepelném štítu Orion se očekává tento měsíc (3. října 2009)
  8. ^ Společnost Watch (12. dubna 2009)
  9. ^ Clem, Kylie; Clem, Rachel (7. dubna 2009). „NASA vybírá materiál pro tepelný štít kosmické lodi Orion“. Tisková zpráva NASA. NASA. Citováno 2. dubna 2019.
  10. ^ A b Herridge, Lindo. „Instalace tepelného štítu přibližuje kosmickou loď Orion blíže vesmíru“. SpaceDaily. Novinky KSC. Citováno 2. dubna 2019.
  11. ^ Prucey, Rachel; Clem, Kylie. „NASA vybírá materiál pro tepelný štít kosmické lodi Orion“. Tiskové zprávy NASA. NASA. Citováno 3. dubna 2019.
  12. ^ Kramer, Miriam. „První kosmická loď NASA Orion získává největší tepelný štít na světě (fotografie)“. ProfoundSpace.org. Citováno 3. dubna 2019.
  13. ^ Prucey, Rachel; Clem, Kylie. „NASA vybírá materiál pro tepelný štít kosmické lodi Orion“. Novinky NASA. NASA. Citováno 3. dubna 2019.
  14. ^ „Aerothermodynamika HEOMD Projects“. Nasa.gov. Citováno 20. srpna 2020.
  15. ^ Graves, Randolph A .; Witte, William G. (srpen 1968). „Analýza letového testu materiálu tepelného štítu Apollo pomocí systému vozidla Peacemaker“ (PDF). Program vědeckých a technických informací NASA (STI). D (4137): 11–12. Citováno 3. dubna 2019.
  16. ^ Hoffpauir, Daniel. „Alternativní konstrukční návrh nosiče tepelného štítu Orion“. Novinky NASA. NASA. Citováno 29. dubna 2019.
  17. ^ Levin, Deborah. „Zkoumání termochemické odezvy Avcoat TPS z prvních principů pro srovnání s daty EFT-1“. Novinky NASA. University of Illinois, Urbana-Champaign. Citováno 3. dubna 2019.

externí odkazy