防热盾

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在太空旅行中,防热罩是航天器上的一层,旨在保护航天器免受进入大气层时产生的热量的影响。 当进入大气层时,航天器会受到周围大气的强烈减速。由于压缩,车辆前方激波前部的大气会显着升温,航天器也会随之升温。1950年代人们发现,钝体及其产生的波浪比空气动力学形状的物体更能散热;然而,这样的航天器没有防热罩就会烧毁。载人飞船、航天飞机、航天探测器降落在大气层稠密的行星或月球上的着陆舱通常都装有防热罩进行保...

防热盾

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在太空旅行中,防热罩是航天器上的一层,旨在保护航天器免受进入大气层时产生的热量的影响。

基础知识

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当进入大气层时,航天器会受到周围大气的强烈减速。 由于压缩,车辆前方激波前部的大气会显着升温,航天器也会随之升温。 1950 年代人们发现,钝体及其产生的波浪比空气动力学形状的物体更能散热; 然而,这样的航天器没有防热罩就会烧毁。 载人飞船、航天飞机、航天探测器降落在大气层稠密的行星或月球上的着陆舱通常都装有防热罩进行保护。

对防热罩的材料提出了巨大的要求,因为它必须承受高达几千摄氏度温度。 一方面,防热罩应尽可能有效地将激波前缘吸收的热量散发到环境中,另一方面,航天器及其有效载荷,例如宇航员和设备,防止受热。

Reusable 防热罩

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重复使用的隔热罩,例如航天飞机的隔热瓦片,通常由烧结的、高度多孔的玻璃纤维材料组成,具有致密、易碎、耐热、薄的顶层(硅酸硼)。

航天飞机防热罩的特别受力部分,例如机翼前缘,由碳纤维增强碳 (CFC) 组成。

Non-reusable 防热罩

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此类包括烧蚀防热罩或烧蚀TPS。 烧蚀防热罩有两个任务:一方面,它们应该保护系统免受进入大气时的高温影响,另一方面,应该通过流动带走的熔化和汽化物质来实现冷却。 在这种类型的(烧蚀)冷却中,使用了相变的物理效应,其中能量被材料的相变所吸收。 烧蚀防热罩最初是为洲际弹道导弹的再入舱头开发的。

护手盾

这种防热罩由支撑结构(通常是铝合金)上的软木玻璃纤维复合材料和/或塑料泡沫聚苯乙烯)组成。 还有烧蚀防热罩,它由一种难以熔化和汽化的合成树脂组成。 该涂层在进入周围等离子体时会热解和升华。 充满烟灰的边界层阻碍了热量从激波前缘的等离子体辐射传输到防热罩表面。 它多孔的、烧焦的外壳代表了另一个屏障。此外,一些传入的热量被吸热反应(化学键的分裂、蒸发)消耗掉,一些又被气体带回(烧蚀冷却)。 仍然穿透防热罩的热量由高导热结构材料分配,不会产生有害的高温。

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  3. Reusable 防热罩
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