THERMAL PROTECTION system(热防护系统)

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LNG大型低温储罐热防护系统分析

LNG大型低温储罐热防护系统分析

全 容 积 式储 罐 由一 个 钢 制 内罐 及 一 个 预 应 力 混凝 土 外 罐 组 成 。 内罐 用 于 存储 L NG液 体 ,外 罐 用来存 储L NG液 体 蒸 发 气 。为 避 免 内 罐 泄 漏 使 L N G 液体与混凝土外罐接触,L NG 储罐 内外罐之 间设立 一套热 防 护系 统 ( T P S ),其 结构 主要 由环
性;
热 防 护 系 统 与 混 凝 土 外 罐 之 间 充 满 保 冷 材 料 , 其 厚 度 Xp 设计应满 足L NG储 罐 保 冷 防 护 要 求 ,其设 计 高 度h 取 决于 温度 分 布 和 刚性 拐 角 的变 形 能 力 ,按 照E N 1 4 6 2 0 标 准 ,底 板 厚度 不应 小 于5
LNG项 目 , 中 石 化 总 公 司 也在 青 岛 、江 苏 、天 津及 我 国西部 、 中部地 区等 地建 设
L NG项 目 。L NG储 罐 作 为 L NG接 收 站 的 核 心 设 备 之 其 安 全 平 稳运 行 是 整个 L NG接 收 站和 在 建 的L NG 储 罐 结构 多采 用 全容 积 式 储 罐 这 一 结 构形 式 ,该储 罐 由
T C P 系统的结构、选材及稳定性校核等方面展开分 析研 究 ,探 求热 防护 系统 的有 效设 计方法 。 1 全容积式储罐热 防护系统结构简介
1 . 1 热 防护 系统 结构 组成
板 、简体、绝热材料及底板四部分 组成 ,具体结
构 如 图1 所示 。
作者简介 :王美波 ( 1 9 8 2 一),男,天津人,硕士研究生, 机械
1 . 2 L NG储 罐热 防护 系统 选材 由于 L NG为温 度 约一 1 6 5 ℃ 的 超 低温 液 体 ,因

高超声速飞行器结构材料与热防护系统

高超声速飞行器结构材料与热防护系统

本文2010201222收到,作者分别系中国航天科工集团三院310所助工、高级工程师高超声速飞行器结构材料与热防护系统郭朝邦 李文杰图1 挂载在B 252H 机翼的X 251A摘 要 随着人类对高超声速飞行器的不断探索,结构材料和热防护系统已成为高超技术发展的瓶颈。

首先介绍了X 251A 和X 243A 的项目概况、结构材料和热防护系统,然后分别从高超声速试飞器超高温热防护材料、大面积热防护材料和热防护系统等几方面对X 251A 和X 243A 试飞器进行了分析,最后提出了结构材料和热防护系统发展的关键技术。

关键词 X 251A X 243A 结构材料 热防护系统 飞行器 高超引 言随着高超声速飞行器飞行速度的不断提高,服役环境越来越恶劣,飞行器的热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈。

而高超声速结构材料和热防护系统的研究与开发是高超声速飞行器热防护的基础,因此,各国都大力开展了高超声速飞行器热防护材料与结构的相关研究。

尤其是以美国为代表的X 251A 和X 243A 高超声速飞行器在结构材料和热防护方面的研究比较突出,本文对这两种试飞器的结构材料和热防护技术分别进行详细介绍。

1 X 251A 高超声速飞行器1.1 项目概况X 251A 计划是由美国空军研究试验室(AFRL )、国防高级研究计划局(DARP A )、NAS A 、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。

终极目标是发展一种马赫数达到5~7的可以在1h 内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。

试验方式是使用B 252H 轰炸机挂载X 251A 飞行,达到预定的飞行条件,释放X 251A 进行飞行试验。

图1是挂载在B 252H 机翼下的X 251A 。

美国空军在2003年开始研制试飞器,2004年12月完成初始设计评估,2005年1月开始详细设计,2005年9月27日被正式赋予X 251A 的代号,2007年5月该项目通过关键设计评审。

可重复使用热防护系统试验验证技术概述

可重复使用热防护系统试验验证技术概述

缩 略 语
T S T ema P oet nS s m一 热 防 护 系统 P - h r l rtc o yt i e
C - C rmi Ma i o oi - 陶 瓷基 复合 材料 MC ea c t xC mp s e r t
De l pm e fv r fc ton t s e hno o y f r r us bl he m a ve o nto e i a i e tt c i l g o e a e t r l
pr t c i n s s e s o e to y t m
R nQ n me e ig i C e gZ u hn h
明 了 我 国热 防 护 系 统 试 验 验 证 技 术 未 来 发 展 方 向 。
关键词 :高超音速 飞行 器:热防护系统 ;验证试 验;试验技术
中图分类号:T40 J 1 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : 1 0 —9 9 2 1 )60 5 —8 0 63 1 (0 0 0 —0 50
f r rf Sln t sac s tt o C ia Xi n7 0 6 , hn ) Ai at t ghRee rhI t ue f hn , ’ 1 0 5 C ia c ’ e n i a
Ab t a t Re e t d v l p e t b u e f a i n t s e h o o y f r t r e t p s o e s b e h r a sr c : c n e e o m n a o t v ri to e t tc n l g o h e y e f r u a l te m l i c p o e t n s se o c p s o y e s n c v h c e we ep e e t d i e ml i a e.T e v rf a o r t ci y t ms c n e t fh p r o i e i l r r s n e n d t si t sp p r h e i t n o n h i ci t ss et ma n y n l d h e t e : t em a h sc p r o a c t s,me h n c e f r a c e t a d i l i cu e t r e yp s h r l p y is e f r n e e t m c a i s p ro m n e t s n e v r n e td r b l y ts n e o d t n fh a , r su e v b a in a o si n i n n , t s h r n io m n u a i t t d rc n i o so e t p e s r , i r t , c u tce v r me t a mo p e e i e u i o o

具有承力结构的防热系统热响应分析

具有承力结构的防热系统热响应分析

具有承力结构的防热系统热响应分析刘志民;秦强;张新霞【摘要】高速飞行器对结构效率的苛刻要求使得热防护系统不断向轻质化、集成化方向发展,新型的力热耦合一体化热防护系统(ITPS)极具发展潜力.本文介绍了ITPS的结构特征,并对ITPS在机翼结构中的热响应进行了分析,包括优化分析、瞬态温度场分析以及考虑空气压力的热应力分析.结果表明,在机翼外表面施加ITPS结构是可行的.【期刊名称】《工程与试验》【年(卷),期】2018(058)002【总页数】5页(P29-32,53)【关键词】一体化热防护;力热结构耦合;防隔热性能;优化设计【作者】刘志民;秦强;张新霞【作者单位】中国飞机强度研究所,陕西西安710065;中国飞机强度研究所,陕西西安710065;中国飞机强度研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】V216.41 引言一体化热防护系统(Integrated Thermal Protection Systems,ITPS)设计理念是机身外部不再需要单独的热防护系统,本身既是机身结构又是热防护系统,集结构、防/隔热和承载功能于一体(如图1所示)。

一体化热防护系统的面板由于具有较高的面内刚度和法向刚度,能够承受法向剪力与弯矩,并允许在不同面板之间传递分配载荷,使其不仅能够承受气动压力载荷,同时能承受气动剪力与机身惯性载荷[1]。

图1 一体化热防护系统结构简图ITPS单胞尺寸如图2所示,这种一体化结构由6个结构尺寸参数确定,即上面板厚度tT、下面板厚度tB、腹板厚度tw、长度2p、高度d、腹板与底板的夹角θ。

上下面板内侧距离dc、腹板与上面板连接的水平距离2f、腹板与上下面板连接的水平距离bc及腹板长度s等,均可以通过这6个基本参数确定[2],具体关系如下:dc=d-0.5(tB+tT)(1)(2)bc=p-2f(3)(4)图2 结构单胞尺寸由图2可知,在ITPS高度d一定的前提下,腹板长度s越长,其热短路效应越轻,文献[3]给出θ=75°的腹板与下面板之间的张角,因此,本文θ取值75°。

航天器热防护材料研究现状与发展趋势

航天器热防护材料研究现状与发展趋势

*西北工业大学博士论文创新基金资助(CX200405)石振海:1960年生,博士研究生,主要从事热防护材料的研究 T el:029 ******** E mail:shizhenhai9307@航天器热防护材料研究现状与发展趋势*石振海,李克智,李贺军,田 卓(西北工业大学材料学院,西安710072)摘要 热防护系统中所采用的多层复合热防护材料的层间界面结合和小块材料之间的连接对航天器的可靠性有很大影响,目前二者都存在一定的缺陷。

依据功能梯度材料和C/C 复合材料的理论,将高导热率碳泡沫和低导热率碳微球设计成密度和热导率功能梯度热防护碳泡沫材料,使其具备组分之间无层间界面和小块材料间易于连接等特点。

关键词 热防护材料 碳泡沫 功能梯度材料 C/C 复合材料Research Status and Application Advance of Heat ResistantMaterials for Space VehiclesSH I Zhenhai,LI Kezhi,LI Hejun,T IAN Zhuo(Schoo l of M aterials Science,N o rthwester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710072)Abstract T he reliability o f space v ehicles is much affected by the inter face bonding of multilayer heat resist ant mater ials and t he joining of smaller mater ials in the ther mal prot ection sy st em.Ho wev er,ther e ar e defect s in bothaspects.Based on the theo ries concerning funct ional g radient mater ials and C/C composit es,a way is desig ned to pre par e a functional gr adient carbon foam w ith density and heat conductiv ity for ther mal pr otection from the car bon foam with hig h heat conductivity and the carbon microsphere with low heat conductivity.T he advantag es of the newly designed material lie in that there are no interfaces between layers of materials and smaller pieces of materials ar e easy to join.Key words heat r esistant mater ial,carbon foam,functio nal gr adient mater ial,C/C composites1 航天器的热防护系统和热防护材料热防护系统(T her mal pr otectio n sy st em,简称T PS)是各国正在研制的可重复使用于航天(空天)飞行器上的关键部件之一[1,2]。

RLV热防护系统健康监测研究进展

RLV热防护系统健康监测研究进展

掉, 造成航 天人 员 伤亡 。
除 了安 全性 的要 求 , 有两 个 方 面 的要 求迫 切 还 需要 开发一 个新 的 健 康监 测 系 统 , 就 是 节省 费用 那 和减少 停 飞时 间 。空 间 飞行 器 完 成一 次 飞 行 后 , 在
20 0 3年 2月 , 国的哥伦 比亚 航天 飞机 出事 , 7名 美 使
中 图 分 类 号 :V 7 .;55 4 52 V 2 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 0—382 0 )1 0 1 8 1 012 (070. 0 . 0 0 0
0 引言
结 构 、 属防热 结构 、 金 c—c面板 的防热结 构 , 他们 与
机身 结构 的连接 方 式 或 者 直接 贴 在 表 面上 , 者 螺 或
热结构 被认 为是 最 有 发展 潜 力 的 防热 形 式 , 实 现 是 可重 复 使 用 飞行 器 ( L 计 划 的 关键 技 术 , 们 的 R V) 他
形式虽 然不 尽相 同 , 是 都需 要 采 用 机械 连 接 方 式 但
与机 身相连 。
在 恶 劣 的 飞行环 境 中 , 防 护系 统 可能 面 临多 热
状 态监测 、 障诊 断 和 故 障 修 复 为一 体 的 集 成健 康 故
管理 系统 。它 包 含地 面健 康 管理 (G M) I H 系统 和机 载健 康管理 (V M) 统 。但 两 者 都是 建立 在 各 个 IH 系
子 系统 的健 康监 测基 础之 上 的。在 空间 飞行器 众多 的监 测位置 中 , 比如 液 体 储 箱 , 防 护 系统 , 翼 结 热 机 构 , 风边缘 , 迎 推进 结 构 , 陆 齿 轮 , 防 护 ( P ) 着 热 T S 是 其 中最 关键 的 位置 。 因为 , 如果 热 防护 系统 中存 在 没有检测 到 的损 伤 , 会 导 致 灾 难 性 的 后 果 , 将 比如
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Scout Apollo Delta IV Space Shuttle Ariane 5
“60’s”
“70’s”
“80’s”
“90’s”
Mars Rovers
Today
Beagle
Bringing Nature into Space
Amorim ablative materials for the space industry
Copyright 2002 by APCOR
Suberin makes the cork cell membrane impermeable and the cell airtight
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Amorim ablative materials for the space industry
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Amorim ablative materials for the space industry
THERMAL PROTECTION SYSTEMS
Applications
P45 and P50 are used has TPS materials in several locations on the SRB of Space Shuttle, like: • Booster Nose Cone • Frustum • Bolt catcher • External Skirt insulation • ETR ring covers
THERMAL PROTECTION SYSTEMS
Product range
Cork chemical constituents and structure, make it an ideal ablative material with excellent insulating properties, maintaining low weight to low thermal conductivity results.
A/B: Magnification 50x
Bringing Nature into Space
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THERMAL PROTECTION SYSTEMS
Main Advantages
Bringing Nature into Space
Amorim Cork Composites is part of Amorim Group, world leader in cork products, dedicated to industrial customers, with production sites in Portugal, Spain and United States.
Bringing Nature into Space
Amorim ablative materials for the space industry
THERMAL PROTECTION SYSTEMS
Applications
P45 and P50 are used has TPS materials in several locations of Delta IV Rocket, where the thermal requirements are necessary, like: • Booster Nose Cone • Frustum • Forward Skirt & Aft skirt • Tunnel covers • ETR ring covers
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Our “CV”
Amorim Products on the DELTA IV rocket
“..... materials made by Amorim were used in the Delta IV for thermal insulation of the rocket's engines.”
Apollo Command Mo Space
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Success Records
Since the begining of the space age Amorim Cork Composites is supplying sheet materials or specially graded cork granules for European and USA customers. Here’s where we have been present…
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BRING NATURE INTO SPACE Efficient & Easy integration
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Our History
Amorim Cork Composites has been manufacturing and supplying Cork based materials to be used in Thermal Protection Systems (TPS) for the Aerospace industry, since the beginning of space exploration.
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Product range
A
P45 Sheets
Cork composition material made with 10/20 cork granule and a special binder for high heat resistance.
Customer Specification Approvals:
•Boeing STM0585-02
Customer Specification Approvals:
B
P50 Sheets
Cork composition material made with 20/40 cork granule and a special binder for high heat resistance.
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Success Records
SCOUT Rockets
“A series of five flight experiments was conducted aboard the NASA Scout, RAM, and four-stage research vehicles for the purpose of testing lightweight phenolic cork as a thermal protection material. “…” .
•Pratt & Whitney TS10433 •Pratt & Whitney CMS0041C •Thiokol SP733 •Navy WS16603 •Navy WS24865 •Hercules S13034 •Boeing STM0585-01 •Boeing BMS8-70M •Lockheed 0-06125
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Amorim ablative materials for the space industry
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Perfection, by Nature
“Cork is the bark of the Cork Oak tree (Quercus Suber), is nature's foam, a foam with a unique combination of properties”,
Our involvement in this project is the result of a joint strategy that we have been working on in this market for a number of years. With our involvement in this and other similar projects, Amorim has revealed its full potential in Research & Development and, above all, the capacity to develop and engineer products for critical applications. This capacity is the result of the large investment in R & D that Amorim began back in the 1990's and has continued into this decade. Cork as a raw material is, in fact, unique and allows infinite applications.
In NASA Report : “Moldable Cork ablation material”.
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