АВКОАТ

AVCOAT 5026-39 — это код НАСА для специального абляционного теплозащитного материала, созданного Avco. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} (приобретена Textron в 1984 г.). ^{[ 3 ]} Это эпоксидная новолачная смола со специальными добавками в сотовой матрице из стекловолокна . При изготовлении пустые соты прикрепляются к первичной структуре, а смола закачивается в каждую ячейку индивидуально. ^{[ 4 ]}

История

AVCOAT использовался для теплозащитного экрана командного модуля НАСА «Аполлон» . ^{[ 5 ]} В окончательном виде этот материал получил название AVCOAT 5026–39.

Хотя AVCOAT не использовался для орбитальных аппаратов "Спейс Шаттл" , НАСА использует этот материал для своего космического корабля следующего поколения "Орион" . ^{[ 6 ]} Avcoat, который будет использоваться на Орионе, переработан в соответствии с экологическим законодательством, принятым после окончания Аполлона. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Технические характеристики

Материал: эпоксидно -фенолформальдегидная смола со специальными добавками в сотовой матрице из стекловолокна. ^{[ 4 ]}
Плотность: 32 фунта на кубический фут (0,51 г/см). ³) ^{[ 4 ]}
Состав слоя угля после абляции: 6,7 фунтов на кубический фут (0,107 г/см). ³) углерода и 8 фунтов на кубический фут (0,13 г/см ³) кремнезема . ^{[ 4 ]}

Известные установки AVCOAT

AVCOAT для модуля экипажа «Орион»

Модуль экипажа «Орион» был сначала разработан для программы НАСА «Созвездие» , но позже адаптировал систему космического запуска для замены программы «Спейс Шаттл» . Этот космический корабль планировалось доставить астронавтов на Международную космическую станцию в 2015 году и на Луну в 2024 году.

Раньше сотовый пастообразный стекловолоконный материал впрыскивался в каждую ячейку индивидуально . С другой стороны, теплозащитный экран Orion приклеен к основанию теплозащитного экрана.

Для защиты модуля экипажа во время возвращения на Землю была выбрана тарельчатая система абляции теплозащитного экрана AVCOAT . НАСА объявило, что этот модуль выдержит температуру до 5000 градусов по Фаренгейту (2760 °C). ^{[ 9 ]} Лицензия Textron , ^{[ 10 ]} Материал AVCOAT производится на сборочном заводе Мишуд в Новом Орлеане компанией Lockheed Martin . Этот тепловой экран будет установлен в основании модуля экипажа для обеспечения контролируемой эрозии, отводящей тепло от модуля экипажа в атмосферу. Этот процесс эрозии называется «абляцией» — когда материалы удаляются путем испарения или эрозии при постоянном контакте со сверхзвуковой скоростью потока газа и высокой температурой; таким образом была построена сотовая структура.

Джон Коваль, менеджер систем тепловой защиты Orion в Космическом центре Джонсона , обсудил, что самой большой проблемой AVCOAT является возрождение технологии производства с такими же характеристиками, как было продемонстрировано в миссиях «Аполлон». ^{[ 11 ]}

Миссия EFT-1 совершила два витка вокруг Земли, что дало возможность испытать системы Ориона. С учетом плеска в океане это заняло около четырех часов. ^{[ 12 ]}

AVCOAT для миссий Аполлона

AVCOAT впервые использовался в частях орбитального корабля космического корабля «Аполлон», а в прошлом как блок, прикрепленный к модулю экипажа. Это сотовая структура. НАСА подтвердило, что он сделан из кварцевых волокон с эпоксидной новолачной смолой, наполненной фенольным стекловолокном, изготовленным непосредственно на теплозащитном экране. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

Анализ летных испытаний НАСА «Аполлон», материал AVCOAT 5026-39/HC-G, был испытан на носовом обтекателе ракеты -зонда Pacemaker . ^{[ 15 ]} Измерения температуры и абляции проводились в четырех местах на носовой части. В отчете отмечается, что износ щита происходит из-за аэродинамического сдвига и скорости нагрева. В отчете также отмечается, что ученые считают, что абляция была проведена контролируемым образом.

После миссий «Аполлон» производство было организовано с целью изучения. Главный инженер «Ориона» попросил перепроектировать тепловой экран. ^{[ 16 ]} однако окончательный дизайн не был выбран.

Исследование и установка теплозащитного экрана AVCOAT для модуля экипажа «Орион»

Тепловой экран из материала AVCOAT прошел несколько этапов испытаний, прежде чем был выбран для установки. В ходе исследования термохимического отклика Avcoat TPS (на основе основных принципов для сравнения с данными EFT-1) на тепловом экране проверялись следующие аспекты: моделирование переноса газа, теплопередачи и регрессии материала TPS. ^{[ 17 ]}

Тепловой экран AVCOAT «Ориона» высотой 16,5 футов был прикреплен к модулю экипажа «Орион» с помощью 68 болтов техническими специалистами Космического центра Кеннеди НАСА (KSC) во Флориде. Этот теплозащитный экран покрыт титановой фермой и композитным заменителем с дополнительной обшивкой из слоев углеродного волокна. Тепловой экран «Ориона» был разработан и изготовлен компанией Lockheed Martin. Тепловой экран подобен кусочкам сотового пазла, которые должны идеально сочетаться друг с другом, а болтовые соединения должны быть выровнены. ^{[ 10 ]}

После установки теплозащитного экрана доступ к компонентам модуля экипажа стал затруднен или вообще стал недоступным.

Использование полета

безвинтовой

Несколько тестовых полетов по субшкалам ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}
АС-201 ^{[ 5 ]}
АС-202 ^{[ 5 ]}
Аполлон-4 ^{[ 5 ]}
Аполлон-6 ^{[ 5 ]}
ЭФТ-1
Артемида 1

С экипажем

См. также

Угольный аблятор с фенольной пропиткой

Ссылки

^ Уилсон, Джим. «НАСА - Исследование архитектуры исследовательских систем НАСА - Итоговый отчет» . www.nasa.gov .
^ «Огнестойкая арматура делает стальные конструкции более прочными» . 12 января 2007 г. Архивировано из оригинала 12 января 2007 г.
↑ История Textron Systems. Архивировано 30 ноября 2010 г. в Wayback Machine , 1984 г. История: « Textron приобретает Avco, включая Lycoming, чтобы стать Avco Systems Textron », 2010 г., по состоянию на 27 ноября 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Анализ летных испытаний материала теплозащитного экрана Аполлона с использованием автомобильной системы кардиостимулятора. Техническая записка НАСА D-4713, стр. 8, 1968-08, по состоянию на 26 декабря 2010 г. «Avcoat 5026-39/HC-G — это новолачная эпоксидная смола со специальными добавками в сотовой матрице из стекловолокна. При изготовлении пустые соты прикрепляются к первичной структуре, а смола распыляется в каждую ячейку индивидуально. ... Общий вид плотность материала 32 фунта/фута ³ (512 кг/м ³). Обугленный материал состоит в основном из кремнезема и углерода. Необходимо знать количество каждого из них в полукоксе, поскольку при абляционном анализе кремнезем считается инертным, а углерод вступает в экзотермические реакции с кислородом. ... При температуре 2160 °R (1200°К) 54 процента по весу исходного материала улетучилось, а 46 процентов осталось в виде угля. ... В исходном материале 25 процентов по весу составляет кремнезем, а поскольку кремнезем считается инертным, состав слоя угля становится 6,7 фунта/фут. ³ (107,4 кг/м ³) углерода и 8 фунтов/фут ³ (128,1 кг/м ³) кремнезема».
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Отчет об опыте Apollo - Подсистема тепловой защиты (январь 1974 г.)
^ «НАСА - НАСА выбирает материал для теплового экрана космического корабля Орион» . www.nasa.gov .
^ «Flightglobal.com — Решение НАСА по теплозащитному экрану Ориона ожидается в этом месяце (3 октября 2009 г.)» .
^ «Часы компании — НАСА. — Бесплатная онлайн-библиотека» . www.thefreelibrary.com .
^ Клем, Кайли; Клем, Рэйчел (7 апреля 2009 г.). «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Пресс-релиз НАСА. НАСА . Проверено 2 апреля 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Херридж, Линда. «Установка теплозащитного экрана приближает космический корабль «Орион» к космосу» . SpaceDaily. Новости КСК . Проверено 2 апреля 2019 г.
^ Прюси, Рэйчел; Клем, Кайли. «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Пресс-релизы НАСА. НАСА . Проверено 3 апреля 2019 г.
^ Крамер, Мириам. «Первый космический корабль НАСА «Орион» получил самый большой в мире тепловой экран (фотографии)» . Space.com . Проверено 3 апреля 2019 г.
^ Прюси, Рэйчел; Клем, Кайли. «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Новости НАСА. НАСА . Проверено 3 апреля 2019 г.
^ «Проекты Аэротермодинамики HEOMD» . НАСА.gov . Проверено 20 августа 2020 г.
^ Грейвс, Рэндольф А.; Витте, Уильям Г. (август 1968 г.). «Анализ летных испытаний материала теплозащитного экрана Apollo с использованием системы кардиостимулятора» (PDF) . Программа НАСА по научной и технической информации (STI) . Д (4137): 11–12 . Проверено 3 апреля 2019 г.
^ Хоффпауир, Дэниел. «Альтернативная конструкция носителя теплозащитного экрана Orion» . Новости НАСА. НАСА . Проверено 29 апреля 2019 г.
^ Левин, Дебора. «Исследование термохимического ответа Avcoat TPS на основе основных принципов для сравнения с данными EFT-1» . Новости НАСА. Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн . Проверено 3 апреля 2019 г.

Внешние ссылки

[1] Уилсон, Джим. «НАСА - Исследование архитектуры исследовательских систем НАСА - Итоговый отчет» . www.nasa.gov .

[2] «Огнестойкая арматура делает стальные конструкции более прочными» . 12 января 2007 г. Архивировано из оригинала 12 января 2007 г.

[3] История Textron Systems. Архивировано 30 ноября 2010 г. в Wayback Machine , 1984 г. История: « Textron приобретает Avco, включая Lycoming, чтобы стать Avco Systems Textron », 2010 г., по состоянию на 27 ноября 2010 г.

[nasa196808-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Анализ летных испытаний материала теплозащитного экрана Аполлона с использованием автомобильной системы кардиостимулятора. Техническая записка НАСА D-4713, стр. 8, 1968-08, по состоянию на 26 декабря 2010 г. «Avcoat 5026-39/HC-G — это новолачная эпоксидная смола со специальными добавками в сотовой матрице из стекловолокна. При изготовлении пустые соты прикрепляются к первичной структуре, а смола распыляется в каждую ячейку индивидуально. ... Общий вид плотность материала 32 фунта/фута ³ (512 кг/м ³). Обугленный материал состоит в основном из кремнезема и углерода. Необходимо знать количество каждого из них в полукоксе, поскольку при абляционном анализе кремнезем считается инертным, а углерод вступает в экзотермические реакции с кислородом. ... При температуре 2160 °R (1200°К) 54 процента по весу исходного материала улетучилось, а 46 процентов осталось в виде угля. ... В исходном материале 25 процентов по весу составляет кремнезем, а поскольку кремнезем считается инертным, состав слоя угля становится 6,7 фунта/фут. ³ (107,4 кг/м ³) углерода и 8 фунтов/фут ³ (128,1 кг/м ³) кремнезема».

[Exp-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Отчет об опыте Apollo - Подсистема тепловой защиты (январь 1974 г.)

[Sel-6] «НАСА - НАСА выбирает материал для теплового экрана космического корабля Орион» . www.nasa.gov .

[7] «Flightglobal.com — Решение НАСА по теплозащитному экрану Ориона ожидается в этом месяце (3 октября 2009 г.)» .

[8] «Часы компании — НАСА. — Бесплатная онлайн-библиотека» . www.thefreelibrary.com .

[9] Клем, Кайли; Клем, Рэйчел (7 апреля 2009 г.). «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Пресс-релиз НАСА. НАСА . Проверено 2 апреля 2019 г.

[SpaceDaily-10] Перейти обратно: ^а ^б Херридж, Линда. «Установка теплозащитного экрана приближает космический корабль «Орион» к космосу» . SpaceDaily. Новости КСК . Проверено 2 апреля 2019 г.

[11] Прюси, Рэйчел; Клем, Кайли. «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Пресс-релизы НАСА. НАСА . Проверено 3 апреля 2019 г.

[12] Крамер, Мириам. «Первый космический корабль НАСА «Орион» получил самый большой в мире тепловой экран (фотографии)» . Space.com . Проверено 3 апреля 2019 г.

[13] Прюси, Рэйчел; Клем, Кайли. «НАСА выбирает материал для теплозащитного экрана космического корабля Орион» . Новости НАСА. НАСА . Проверено 3 апреля 2019 г.

[14] «Проекты Аэротермодинамики HEOMD» . НАСА.gov . Проверено 20 августа 2020 г.

[15] Грейвс, Рэндольф А.; Витте, Уильям Г. (август 1968 г.). «Анализ летных испытаний материала теплозащитного экрана Apollo с использованием системы кардиостимулятора» (PDF) . Программа НАСА по научной и технической информации (STI) . Д (4137): 11–12 . Проверено 3 апреля 2019 г.

[16] Хоффпауир, Дэниел. «Альтернативная конструкция носителя теплозащитного экрана Orion» . Новости НАСА. НАСА . Проверено 29 апреля 2019 г.

[17] Левин, Дебора. «Исследование термохимического ответа Avcoat TPS на основе основных принципов для сравнения с данными EFT-1» . Новости НАСА. Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн . Проверено 3 апреля 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]