表2—凝胶推进剂系统中选定的组件的技术准备水平 2.10泡沫芯防护 背景—作为总体努力中的一部分,优化推进系统的组件、材料、制造技术以提高推进系
表2—凝胶推进剂系统中选定的组件的技术准备水平
2.10泡沫芯防护
背景—作为总体努力中的一部分,优化推进系统的组件、材料、制造技术以提高推进系统的有效载荷、可靠性,并且通过组件(供给系统,贮箱)减少系统的质量。这项工作旨在运用新技术来代替多层绝热层。泡沫芯防护系统为推进剂组件提供了更好的温度控制和微小陨石防护。这项任务的动机是评估这个新技术:
(1) 的低密度材料和表面护片和背面护片;
(2) 观察上述措施是否能够减少系统质量或者系统的体积;
(3) 实现同等的或更好的温度控制和更好更可靠的防护;
(4) 研发技术准备等级接近6的系统。
总之,泡沫芯防护系统主要由三个部分组成:一个面片,一个泡沫芯材,一个背面片材。图13表示了一个在平面和一个圆柱泡沫芯防护系统的例子。
图13——泡沫芯防护系统的例子(FCS)
这些部分构成了一个牢固的,自立的泡沫芯材夹心结构,可以通过航天器/卫星上的有限数量的方便的连接点连接上去。这个夹层可以做成任何合适的形状,以适应特定的应用:平板,只有一侧弯曲的表面,如防护推进剂压力的厚壁管型线,双曲面球壳防护推进剂贮箱厚壁管。表面片的厚度,泡沫厚度和泡沫密度的最佳选择为包覆在需要防护的组件外具有最小质量和最小体积的FCS系统提供最佳的温度控制特性和微小陨石块的撞击保护水平。面板的外表面和背板内表面附有一层合适的薄膜,这层薄膜为各个面提供最佳的热学和光学性能。
借助“先进化学”领域中“轻质量组件”的ROSSNRACycle2Amendment成立了这项工作,P.I.是JPL的马克.亚当斯博士,在2003年12月当这项工作启动的时候签署了TTA。这项工作的细节能在他发表的报告[15]中找到,而且这个报告已经在这个部门中得到广泛衍生。
这项工作的目的是通过研发一套温度和微小陨石防护的潜在替代品,以减少对MLI的依赖。目标是当提供对流星损坏的防护时减少已安装推进系统组件的质量和体积,同时提供简单的航天器一体化方案。这项任务包括超高速和热力学的建模以及备用系统的测试。确定了以下任务:
(1) 的FCS的材料,指定评价标准;
(2) 使用超高速撞击实验来评价和比较MLI和候选的FCS材料;
(3) 评价FCS材料的热力性能,并将其与MLI材料相比较;
(4) 建立一个适应一体化航天器的其它特性要求FCS系统的模型,这是个FCS的温度和防护的性能的全面的、参数化的模型。比如结构的裕量,排气问题;
(5) 为两个推进系统组件、轻质量的推进剂贮箱和耐压层,设计、制造和论证相应的最优化的FCS系统。
现状—由于资金有限,这项任务在2006年以前就结束了,没有达到预期的目标。
总结—这项工作最重要的发现是FCS系统在热防护和微流星体的防护上与MLI相比具有显著的优势。开发了一套新的体系来定量描述由于高速粒子的影响对目标造成的损坏。通过这个评价体系,运用技术收集的数据来表征这种损坏,一个微流星体的流量代表性的分布,对致命伤害的一致合理的定义,还有定量的结论。将FCS和MLI防护系统的绝对和相对性能作为对微星流体的撞击损坏的保护。一般性的结论表示,FCS是一个更加优越的防护技术,它能够提供撞击防护和好处。在最后的总结报告上面提到的对于冲击防护的最好的FCS系统。图14给出了一个例子分析来表明FCS的优越性。
2.11CFM,ZBO和空间低温推进剂
背景—下面列出促使形成这一任务的一些因素和潜在利益:
(1) 设计研究表明对CNSR任务,LOX/LH2可以储存8年而保持化学性质不变。质量上的优势是CNSR航天器能够用LOX/LH2通过AtlasV来代替DeltaHeavy运载火箭发射;