وسایل نقلیه ورودی مافوق صوت با سرعت بیش از ۵، تولید گرمای شدید به دلیل اصطکاک جوی کار می کنند.مدیریت این گرما برای اطمینان از ایمنی و عملکرد وسیله نقلیه حیاتی است.این مطالعه موردی راه حل های مهندسی را بررسی می کند که برای مقابله با چالش های مدیریت گرما در طول ورود مجدد به کار گرفته شده است.

اهداف طراحی و چالش ها

هدف اصلی توسعه یک ساختار مقاوم در برابر گرما بود که قادر به تحمل دما تا ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد بود.چالش شامل انتخاب مواد، طراحی سیستم حفاظت حرارتی و اطمینان از یکپارچگی ساختاری تحت استرس حرارتی بود.

سیستم حفاظت حرارتی (TPS)

TPS یک جزء حیاتی است که وسیله نقلیه را از گرمای شدید محافظت می کند، به طور معمول شامل مواد بی پروا است که گرما را از طریق فرسایش کنترل شده جذب می کند، یا کاشی های سرامیکی که گرما را منعکس و پراکنده می کنند.

در این مورد، ترکیبی از پوشش های یکپارچه و کاشی های سرامیکی برای بهینه سازی جذب گرما و انعکاس استفاده شد، کاهش بار حرارتی بر روی ساختار زیر زمینی.

انتخاب مواد

مواد بر اساس مقاومت حرارتی، قدرت و وزن خود انتخاب شدند. گزینه های مشترک شامل کامپوزیت های کربن تقویت شده و سرامیک های مبتنی بر سیلیکا هستند.این مواد یکپارچگی ساختاری در دما بالا را حفظ می کنند در حالی که وزن کم می کنند.

تست و اعتبار

تست های گسترده زمین شامل تونل های باد با دمای بالا و اتاق های خلاء حرارتی است که این آزمایشات شرایط ورود مجدد را برای اعتبار اثربخشی و دوام سیستم مدیریت گرما شبیه سازی کردند.

  • دوام مواد
  • عملکرد حرارتی
  • ساختار یکپارچگی
  • ملاحظات وزن