AVCOAT
AVCOAT 5026-39 is 'n NASA-kode vir 'n spesifieke ablatiewe hitteskildmateriaal wat deur Avco[1][2] geskep is. Dit is 'n epoksie novolakhars met spesiale bymiddels in 'n veselglas heuningkoekmatriks. Tydens die vervaardiging word die leë heuningkoek aan die primêre struktuur gebind en die hars word individueel in elke sel ingespuit.[3]
Geskiedenis
wysigAVCOAT is gebruik vir die hitteskild op NASA se Apollo-beheermodule.[4] In sy finale vorm is hierdie materiaal AVCOAT 5026-39 genoem.
Alhoewel AVCOAT nie vir die pendeltuig gebruik is nie, gebruik NASA die materiaal vir sy volgende generasie Orion-ruimtetuig.[5] Die Avcoat wat op Orion gebruik gaan word, is herformuleer om te voldoen aan omgewingswetgewing wat sedert die einde van Apollo aanvaar is.[6] [7]
- Materiaal: epoksied-fenolformaldehiedhars met spesiale bymiddels in 'n veselglas- heuningkoekmatriks.[3]
- Digtheid:0,51 g/cm [3]
- Na-ablasie char-laag samestelling: (0.107 g/cm3) koolstof en (0.13 g/cm3) silika.[3]
Opmerklike AVCOAT-installasies
wysigAVCOAT vir Apollo-vlugte
wysigAVCOAT is vir die eerste keer gebruik op dele van die Apollo-ruimtetuig en as 'n eenheid verbonde aan die bemanningsmodule. NASA het bevestig dat die heuningkoekstruktuur van silikavesels gemaak is met 'n epoksienovolakhars wat met 'n veselglas-fenoliese vesel gevul is. Dit is direk op die hitteskild vervaardig.[8]
Die AVCOAT 5026-39/HC-G-materiaal van NASA se Apollo-vlugtoetsanalise is op die neusdop van 'n Peacemaker-voertuig getoets. Die temperatuur- en ablasiemetings is op vier plekke op die neusdop gedoen. Die verslag het opgemerk dat die slytasie van die skild te wyte is aan die aërodinamiese skuif- en verhittingstempo. Die verslag het ook opgemerk dat wetenskaplikes glo dat die ablasie op 'n beheerde wyse gedoen is.
Na die Apollo-program het die produksie vir studiedoeleindes deurgegaan. Orion se hoofingenieur het versoek dat die hitteskild herontwerp word, maar die finale ontwerp is nie gekies nie.
AVCOAT vir die Orion-bemanningsmodule
wysigDie Orion-bemanningsmodule is eers vir die NASA se Constellation-program ontwerp. Hierdie ruimtetuig is beplan om in 2015 ruimtevaarders na die Internasionale Ruimtestasie en in 2024 na die maan te neem.
In die verlede is die pastaägtige veselglasmateriaal individueel in elke heuningkoeksel gespuit.[9]
Om die bemanningsmodule tydens hertoetreding van die aarde te beskerm, is die skottelvormige AVCOAT-hitteskild-ablatorstelsel gekies. NASA het aangekondig dat hierdie module 'n temperatuur van so hoog as 2760 ° C sal ondervind. Gelisensieer deur Textron, word AVCOAT-materiaal by New Orleans se Michoud-saamstelfasiliteit deur Lockheed Martin vervaardig. Hierdie hitteskild sal aan die basis van die bemanningsmodule geïnstalleer word om 'n beheerde erosie te verskaf wat hitte wegvoer van die bemanningsmodule na die atmosfeer. Hierdie proses van erosie word "ablasie" genoem - waar materiaal verwyder word deur verdamping of erosie deur voortdurende kontak met die supersoniese snelheid van gasvloei en hoë temperatuur.
John Kowal, Orion se bestuurder van termiese beskermingstelsels by die Johnson-ruimtesentrum, het verklaar dat die grootste uitdaging met AVCOAT was om die tegnologie vir vervaardiging te laat herleef met soortgelyke werkverrigting soos gedemonstreer tydens die Apollo-sendings.
EFT-1 het twee wentelbane om die Aarde uitgevoer wat die geleentheid gebied het vir Orion se stelsels om getoets te word. Dit het sowat vier uur geneem voor die neerplons in die see.
Navorsing van die AVCOAT hitteskild en installasie vir Orion-bemanningsmodule
wysigDie AVCOAT materiaal se hitteskild het verskeie toetslopies deurgemaak voordat dit vir die installasie gekies is. Tydens die ondersoek na die termochemiese reaksie van Avcoat TPS (gebaseer op eerste beginsels ter vergelyking met EFT-1-data), het items wat op die hitteskild getoets word, ingesluit: modellering van gasvervoer, hitte-oordrag en TPS-materiaalregressie.
Orion se 5,0 m (16,5 voet) AVCOAT hitteskild is deur tegnici by NASA se Kennedy-ruimtesentrum (KSC) in Florida met 68 boute op die Orion-bemanningsmodule vasgemaak. Hierdie hitteskild is bedek met 'n titaniumbinding en 'n komposietmateriaal met 'n addisionele vel gemaak van koolstofvesellae. Orion se hitteskild is ontwerp en vervaardig deur Lockheed Martin. Die hitteskild is soos stukkies van 'n heuningkoeklegkaart wat almal perfek inmekaar moet pas, met die bouttoebehore wat perfek in lyn moet wees.
Na die installering van die hitteskild het toegang tot komponente van die bemanningsmodule moeilik of onmoontlik geword.
Vluggebruik
wysigOnbeman
wysig- Verskeie subskaal-toetsvlugte [3] [4]
- AS-201 [4]
- AS-202 [4]
- Apollo 4 [4]
- Apollo 6 [4]
- EFT-1
- Artemis 1
Beman
wysigVerwysings
wysig- ↑ Wilson, Jim. "NASA - NASA's Exploration Systems Architecture Study -- Final Report". www.nasa.gov. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 21 Augustus 2023. Besoek op 21 Augustus 2023.
- ↑ "Fire-Resistant Reinforcement Makes Steel Structures Sturdier". 12 Januarie 2007. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 12 Januarie 2007.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Flight-Test Analysis Of Apollo Heat-Shield Material Using The Pacemaker Vehicle System NASA Technical Note D-4713, pp. 8, 1968-08, accessed 2010-12-26. "Avcoat 5026-39/HC-G is an epoxy novolac resin with special additives in a fiberglass honeycomb matrix. In fabrication, the empty honeycomb is bonded to the primary structure and the resin is gunned into each cell individually. ... The overall density of the material is 32 lb/ft3 (512 kg/m3). The char of the material is composed mainly of silica and carbon. It is necessary to know the amounts of each in the char because in the ablation analysis the silica is considered to be inert, but the carbon is considered to enter into exothermic reactions with oxygen. ... At 2160° R (1200° K), 54 percent by weight of the virgin material has volatilized and 46 percent has remained as char. ... In the virgin material, 25 percent by weight is silica, and since the silica is considered to be inert the char-layer composition becomes 6.7 lb/ft3 (107.4 kg/m3) of carbon and 8 lb/ft3 (128.1 kg/m3) of silica."
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Apollo Experience Report - Thermal Protection Subsystem (Jan. 1974)
- ↑ "NASA - NASA Selects Material for Orion Spacecraft Heat Shield". www.nasa.gov. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 21 Oktober 2018. Besoek op 21 Augustus 2023.
- ↑ "Flightglobal.com - NASA's Orion heat shield decision expected this month (Oct 3, 2009)".
- ↑ "Company Watch - NASA. - Free Online Library". www.thefreelibrary.com.
- ↑ "Aerothermodynamics HEOMD Projects". Nasa.gov. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 29 Januarie 2022. Besoek op 20 Augustus 2020.
- ↑ compositsworld