열 방패는 대기 중 재발생 중 극단적인 열에서 생성해 보호하는 reentry 차량의 근본적인 성분입니다. Proper 디자인은 복잡한 계산, 기준에 고착하고, 안전과 효율성을 지키는 실제적인 예 포함합니다.

열 방패 디자인을 위한 계산

디자인 프로세스는 최대 온도를 추정하는 열 부하 계산으로 시작되며 방패가 견딜 수 있어야 합니다. 이 계산은 대기 조건 및 차량 기하학적을 고려합니다. 열 플럭스는 종종 Chapman-Kolmogorov 방정식 또는 empirical 데이터를 사용하여 모델링됩니다.

열전도도율, 특정 열, 및 물량은 재료 선택의 주요 매개 변수입니다. 열전도는 전도성, 간접 및 방사선을 통해 분석되며 방패는 극한 조건에서 구조적 무결성을 유지합니다.

표준 및 재료

설계는 NASA의 열 보호 시스템 (TPS) 지침 및 ASTM 표준과 같은 국제 표준을 준수해야합니다. 사용되는 재료는 물성 복합재, 세라믹 타일 및 강화 탄소 탄소 탄소를 포함한다. 이 자료는 높은 융점, 낮은 열 전도성 및 ablation을 통해 열을 흡수 할 수있는 능력을 선택한다.

재료 테스트는 열 진공 챔버, 아크 제트 테스트 및 재입력 조건을 시뮬레이션하는 물성 검사를 포함합니다. 인증은 방패가 실제 임무 동안 안정적으로 수행하도록 보장합니다.

Thermal Shield 디자인의 예

1개의 예는 페놀 수지와 섬유유리로 한 물집이 있는 아폴로 명령 단위입니다. 방패는 reentry 도중 2,500°C까지 온도를 저항하기 위하여 디자인됩니다. ablation 과정은 열을 낭비하고 우주선을 보호했습니다.

또 다른 예는 실리카 세라믹으로 만든 우주 셔틀의 타일입니다. 이 타일은 열 절연을 제공했으며 손상된 경우 교체 될 수 있습니다. 그들의 디자인은 상세한 열 플럭스 계산 및 광범위한 테스트를 기반으로했습니다.

  • 열 부하 estimation
  • 물자 선택과 테스트
  • 표준 준수
  • Prototype 개발
  • 비행 검증