Теплозащитный материал для многоразового использования

Я немного новичок во всем этом и у меня есть быстрый вопрос о теплозащите. Мои исследования говорят мне, что для многоразовых кораблей (например, космических шаттлов) они использовали щиты на пластиковой основе, которые сгорали при входе в атмосферу, прежде чем переключаться на многоразовую «систему тепловой защиты космического челнока», которая преобразует тепло в газообразную форму, чтобы отвести его. . Мне было интересно, почему не было (насколько мне известно) оперативного использования высокотермостойкого металлического экрана, такого как из тантала или гафния, который постепенно уменьшал бы нагрев после приземления, а-ля тепло- раковины, используемые в компьютерах.

Любое понимание недостатков такой системы будет оценено по достоинству!

Ваше здоровье!

Ответы (1)

Вас дезинформировали.

Для космического корабля система теплозащиты состояла из следующих материалов:

  • Армированный углерод-углерод (RCC), используемый в носовой части, в области подбородка между носовой частью и створками передней стойки шасси, наконечнике стрелы в кормовой части створки передней стойки шасси и передних кромках крыла. Используется, когда температура входа превышает 1260 ° C (2300 ° F).
  • Плитки с высокотемпературной многоразовой поверхностной изоляцией (HRSI), используемые на нижней стороне орбитального аппарата. Изготовлен из кремнеземной керамики LI-900 с покрытием. Используется там, где температура входа ниже 1260 ° C.
  • Волокнистые огнеупорные композитные изоляционные плиты (FRCI), используемые для обеспечения повышенной прочности, долговечности, устойчивости к растрескиванию покрытия и снижения веса. Некоторые плитки HRSI были заменены этим типом.
  • Гибкие изоляционные одеяла (FIB), стеганая, гибкая поверхностная изоляция, похожая на одеяло. Используется, когда температура входа в атмосферу ниже 649 ° C (1200 ° F).
  • Плитка с закаленной цельной волокнистой изоляцией (TUFI), более прочная и жесткая плитка, которая начала использоваться в 1996 году. Используется в зонах с высокими и низкими температурами.
  • Войлочная многоразовая поверхностная изоляция (FRSI). Белые войлочные покрывала из номекса на верхних дверях отсека полезной нагрузки, частях средней части фюзеляжа и хвостовой части фюзеляжа, частях верхней поверхности крыла и части контейнеров OMS/RCS. Используется там, где температура остается ниже 371 ° C (700 ° F).

Они работают по тому же принципу , что и изоляция в стенах вашего дома: они не проводят тепло (низкая теплопроводность), поэтому снаружи экран может нагреваться до высоких температур, а внутри оставаться прохладным.

В этом видео показан результат: вы можете нагреть плитку HRSI до красна, а затем поднять ее голыми руками.

Ни один из материалов теплозащитного экрана «Шаттла» не «преобразует тепло в газообразную форму». Экраны, которые делают это, называются абляционными тепловыми экранами. На командном модуле «Аполлон» использовался абляционный теплозащитный экран. Он состоял из фенольной смолы AVCOAT . При входе в атмосферу смола медленно сгорала.

Чтобы металлический тепловой экран был эффективным, его теплопроводность должна быть низкой. Проводимость гафния составляет 23 Вт/мК, что намного выше, чем у обычных материалов теплозащитного экрана, что делает его плохим выбором для теплозащитного экрана.

Металлические теплозащитные экраны были исследованы , например, для X-33.

Другой подход был использован для космического самолета BAC Mustard 1960-х годов: в нем использовалась металлическая обшивка и «горячая конструкция»: корабль мог нагреваться при входе в атмосферу, они рассчитывали, что фаза входа будет достаточно короткой, чтобы поддерживать внутреннюю температуру ниже температуры. предел.