logo móvil
Contáctanos

Comparación exhaustiva de diferentes sistemas de protección térmica integrados con materiales ablativos para componentes portantes de vehículos de lanzamiento reutilizables

Autores: Piacquadio, Stefano; Pridöhl, Dominik; Henkel, Nils; Bergström, Rasmus; Zamprotta, Alessandro; Dafnis, Athanasios; Schröder, Kai-Uwe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

Descargar PDF

Acceso abierto

Artículo científico
2023

Comparación exhaustiva de diferentes sistemas de protección térmica integrados con materiales ablativos para componentes portantes de vehículos de lanzamiento reutilizables


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Vehículos de lanzamiento pequeños
Microlanzadores
Reutilización
Sistema de protección térmica
Componentes estructurales
Materiales de ablación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La viabilidad económica de los vehículos de lanzamiento pequeños, es decir, los microlanzadores, se ve afectada por varios factores, uno de los cuales es una relación de masa seca a masa húmeda más alta en comparación con los lanzadores de tamaño convencional. Aunque la reutilización puede reducir el costo de lanzamiento, puede llevar la masa seca y/o húmeda a niveles inalcanzablemente altos. En particular, para los componentes estructurales que están expuestos al calentamiento convectivo durante la fase aerotérmica de la reentrada, se debe considerar el aumento de masa debido a la presencia de un sistema de protección térmica (TPS). Ejemplos de tales componentes son los dispositivos de arrastre aerodinámico (ADD), que se extienden durante la reentrada. Estos deben soportar altas cargas mecánicas, estar protegidos térmicamente para evitar fallos y ser reutilizables. Los materiales ablativos pueden ofrecer protección térmica ligera, pero representan una masa adicional para la estructura y rara vez son reutilizables. De manera similar, los TPS basados en azulejos de compuestos de matriz cerámica (CMC) representan una masa adicional. Para abordar este problema, se introdujeron en la literatura los llamados sistemas de protección térmica integrados (ITPS) compuestos por estructuras sándwich de CMC. El objetivo es obtener una estructura portante que sea al mismo tiempo la capa de protección térmica. Sin embargo, a conocimiento de los autores, no se ha presentado aún una descripción completa del verdadero potencial ligero de tales soluciones en comparación con los materiales ablativos y las correspondientes subestructuras. Así, basado en el diseño de un ADD, este trabajo tiene como objetivo describir de manera holística tales componentes portantes y comparar diferentes soluciones de TPS. Se discuten tanto los diseños térmicos como los mecánicos preliminares. Además, se propone un concepto novedoso, que se basa en el uso de materiales de cambio de fase (PCM) incrustados dentro de una estructura sándwich metálica con un núcleo de celosía fabricado aditivamente. Tal solución puede ser beneficiosa debido a la combinación de la alta rigidez específica de las estructuras de celosía y el alto potencial de almacenamiento de energía térmica específica de los PCM. El estudio se lleva a cabo con referencia a la primera etapa del microlanzador analizado dentro del proyecto europeo Horizonte 2020 llamado Recuperación y Regreso a Base (RRTB).

Otros recursos que podrían interesarte

Temas Virtualpro