航天器防护瓦脱落力学分析

以固体力学为基础研究了航天器中热防护瓦的脱落问题。通过考查防护瓦与机体间粘接面上剥离应力的存在,建立了新的力学模型,满足了粘结面上剪切应力的边界条件,克服了传统剪滞理论的缺点,并对航天器防护瓦的脱落做出了合理解释。进一步并分析了防护瓦长度、厚度及材料对剥离应力的影响,进而为防护瓦的设计提供力学参考建议。

飞机防护瓦智能装配系统研究

针对当前飞机防护瓦装配型架功能单一、自动化程度低、装配效率低、装配过程可控性差等问题,研究了一种飞机防护瓦智能装配系统。该系统集成了拉压力自适应控制技术、模块化技术。基于模块化理念将防护瓦智能装配系统划分翻转组件、保型组件、移动组件和拉压组件。拉压组件采用力与位移的自适应控制算法,保证了拉压力大小与方向的精确性。结果表明:智能装配系统实现了全机防护瓦集成装配,保证了稳压过程方向与大小的精确性,提高了装配效率。

磷酸盐热防护陶瓷瓦修复剂及耐高温性能分析

针对热防护陶瓷瓦的损伤修复,研制了一种磷酸盐修复剂,通过扫描电镜(SEM)、差式扫描量热(DSC)以及X射线衍射分析(XRD)等方法,对磷酸盐修复剂的微观形貌、物相结构与耐高温性能进行研究,最后通过拉伸剪切实验对其高温机械性能进行测试和分析。结果表明:10%纳米Al N的加入可以促进树脂与固化剂的反应,降低固化温度,并提高其与碳化硅陶瓷的粘附强度;过量的纳米Al N会使固化反应剧烈,导致修复剂表面疏松,从而降低剪切强度。磷酸盐(Al PO4(10-0423))在高温时(1 000℃)转变成更稳定的磷酸盐晶体(Al PO4(11-0500)),增强了其高温环境下的稳定性。该研究可为重复使用飞行器热防护系统(TPS)的设计与修复提供参考。

可重复使用飞行器陶瓷瓦热防护系统尺寸优化分析

针对可重复使用飞行器陶瓷瓦热防护系统再入过程中防热和承载问题,结合有限元软件ANSYS建立热分析模型和结构模型,模拟再入过程中陶瓷瓦热防护系统防热和承载作用,预测内部瞬态温度响应。然后利用热模型和结构模型以及ANSYS软件优化模块对陶瓷瓦热防护系统尺寸进行优化,并且对比考虑内部热损耗和不考虑内部热损耗两种情况下的优化结果,最后根据结果确定防热瓦之间缝隙的尺寸。

三种典型热防护系统发展概况

从材料、结构及性能三个方面介绍了柔性热防护系统、刚性陶瓷瓦热防护系统和金属热防护系统这三种典型的热防护系统。通过不同热防护系统间材料、结构及性能的对比可以看出热防护系统的发展趋势。