AVCOAT 5026-39 — это код НАСА для конкретного абляционного теплозащитного материала, созданного компанией Avco [1] [2] (приобретенной Textron в 1984 году). [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.
Федеральные технические специалисты ASRC проверяют соединение блоков AVCOAT на теплозащитном экране Artemis II в Космическом центре Кеннеди 2 июля 2020 года.
Раньше сотовый пастообразный стекловолоконный материал закачивался 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] По лицензии 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.
Испытание образца AVCOAT в климатической камере НАСА в Лэнгли.
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 протестировать системы Ориона. С учетом плеска в океане это заняло около четырех часов. [12]
AVCOAT для миссий Аполлона
AVCOAT впервые использовался на 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 «Аполлона» НАСА, 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 обусловлен аэродинамическим сдвигом и скоростью нагрева. В отчете также отмечается, что ученые считают, что абляция проводилась контролируемым образом.
После миссий «Аполлон» производство было организовано с целью изучения. Главный инженер «Ориона» попросил перепроектировать тепловой экран, [16] однако окончательный вариант не был выбран.
Исследование и установка теплозащитного экрана AVCOAT для модуля экипажа «Орион»
Теплозащитный 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. Теплозащитный экран похож на кусочки 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 испытательных полетов по субшкалам [4] [5]
^ 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.
^ abcde Анализ летных испытаний материала теплозащитного экрана Аполлона с использованием автомобильной системы кардиостимулятора. Техническое примечание 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 составляет 32 фунта/фут 3 (512 кг/м 3 ). Уголь материала состоит в основном из кремнезема и углерода. Необходимо знать количество каждого из них в полукоксе, поскольку при абляционном анализе кремнезем. считается инертным, но считается, что углерод вступает в экзотермические реакции с кислородом... При 2160 °R (1200°К) 54 процента по массе исходного материала улетучилось, а 46 процентов осталось в виде угля. ... В исходном материале 25 процентов по весу составляет кремнезем, и 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».
^ abcdef 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.)» .
^ 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.
^ Аб Херридж, Линда. «Установка теплового 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 HEOMD по аэротермодинамике" . 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
Отчет об опыте Apollo - Подсистема тепловой защиты (январь 1974 г.)
Уплотнения Аполлона: основа для печатей исследовательских транспортных средств (ноябрь 2006 г.)
Заметки о входе в атмосферу Земли для миссий по возврату образцов с Марса (сентябрь 2006 г.)
