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ABRIGO AV

Apolo y Orión Avcoat

AVCOAT 5026-39 es un código de la NASA para un material de protección térmica ablativa específico creado por Avco [1] [2] (adquirida por Textron en 1984). [3] Es una resina novolaca epóxica con aditivos especiales en una matriz de panal de fibra de vidrio . En la fabricación, el panal vacío se une a la estructura primaria y la resina se inyecta en cada celda individualmente. [4]

Historia

AVCOAT se utilizó para el escudo térmico del módulo de comando Apollo de la NASA . [5] En su forma final, este material se llamó AVCOAT 5026–39.

Aunque AVCOAT no se utilizó para los orbitadores del transbordador espacial , la NASA está utilizando el material para su nave espacial Orion de próxima generación . [6] El Avcoat que se utilizará en Orion está reformulado para cumplir con la legislación ambiental que se ha aprobado desde el final de Apollo. [7] [8]

Presupuesto

Instalaciones AVCOAT destacadas

AVCOAT para el módulo de tripulación Orion

El módulo tripulado Orion fue diseñado inicialmente para el programa Constellation de la NASA , pero posteriormente adaptó el sistema de lanzamiento espacial para reemplazar al programa del transbordador espacial . Esta nave espacial estaba prevista para llevar astronautas a la Estación Espacial Internacional en 2015 y a la Luna en 2024.

Los técnicos federales de ASRC inspeccionan la unión del bloque AVCOAT en el escudo térmico de Artemis II en el Centro Espacial Kennedy el 2 de julio de 2020.

En el pasado, el material de fibra de vidrio con forma de panal se inyectaba en cada celda individualmente. Por otro lado, el escudo térmico Orion se adhería a la base del escudo térmico.

Para proteger el módulo de la tripulación durante el reingreso a la Tierra , se seleccionó el sistema de ablación de escudo térmico AVCOAT en forma de plato . La NASA anunció que este módulo se enfrentará a temperaturas de hasta 5.000 grados Fahrenheit (2760 °C). [9] Con licencia de Textron , [10] el material AVCOAT se produce en la instalación de ensamblaje Michoud de Nueva Orleans por Lockheed Martin . Este escudo térmico se instalará en la base del módulo de la tripulación para proporcionar una erosión controlada que aleje el calor del módulo de la tripulación hacia la atmósfera. Este proceso de erosión se llama "ablación", donde los materiales se eliminan por vaporización o erosión por contacto continuo con la velocidad supersónica del flujo de gas y la alta temperatura; por lo tanto, se realizó la construcción de la estructura de panal.

Prueba de una muestra de AVCOAT en una cámara ambiental en la NASA Langley

John Kowal, gerente de sistemas de protección térmica de Orión en el Centro Espacial Johnson , analizó que el mayor desafío con AVCOAT ha sido revivir la tecnología para la fabricación con un rendimiento similar al demostrado en las misiones Apolo. [11]

La misión EFT-1 realizó dos órbitas alrededor de la Tierra, lo que permitió probar los sistemas de Orión. La prueba duró aproximadamente cuatro horas, con el aterrizaje en el océano. [12]

AVCOAT para misiones Apolo

AVCOAT se utilizó por primera vez en las piezas del orbitador de la nave espacial Apolo y como una unidad adjunta al módulo de tripulación en el pasado. Es una estructura de panal. La NASA confirmó que está hecha de fibras de sílice con una resina novolaca epoxi rellena de una fibra de vidrio fenólica fabricada directamente sobre el escudo térmico. [13] [14]

Análisis de la prueba de vuelo Apollo de la NASA: el material AVCOAT 5026-39/HC-G se probó en el cono de la nariz de un cohete sonda Pacemaker . [15] Las mediciones de temperatura y ablación se realizaron en cuatro lugares de la tapa de la nariz. El informe señaló que el desgaste del escudo se debe a la cizalladura aerodinámica y a la velocidad de calentamiento. El informe también señaló que los científicos creían que la ablación se realizó de manera controlada.

Después de las misiones Apolo, la producción se puso en marcha con el fin de estudiar. El ingeniero jefe de Orión solicitó que se rediseñara el escudo térmico, [16] pero no se seleccionó el diseño final.

Investigación e instalación del escudo térmico AVCOAT para el módulo de tripulación Orion

El material de protección térmica AVCOAT pasó por varias rondas de pruebas antes de ser elegido para la instalación. Durante la investigación de la respuesta termoquímica del TPS de Avcoat (basada en principios básicos para la comparación con los datos de EFT-1), las pruebas realizadas en el material de protección térmica incluyeron: modelado del transporte de gas, transferencia de calor y regresión del material del TPS. [17]

El escudo térmico AVCOAT de 16,5 pies de Orion fue fijado al módulo de tripulación de Orion con 68 pernos por técnicos del Centro Espacial Kennedy (KSC) de la NASA en Florida. Este escudo térmico está cubierto por una estructura de titanio y un sustituto compuesto con una capa adicional hecha de capas de fibra de carbono. El escudo térmico de Orion fue diseñado y fabricado por Lockheed Martin. El escudo térmico es como piezas de un rompecabezas en forma de panal que deben encajar perfectamente y los pernos deben estar alineados. [10]

Después de la instalación del escudo térmico, el acceso a los componentes del módulo de la tripulación se volvió difícil o ya no era accesible.

Uso del vuelo

Sin tripulación

Tripulado

Véase también

Ablador de carbono impregnado con fenol

Referencias

  1. ^ Wilson, Jim. "NASA - Estudio de la arquitectura de los sistemas de exploración de la NASA - Informe final". www.nasa.gov .
  2. ^ "El refuerzo resistente al fuego hace que las estructuras de acero sean más resistentes". 12 de enero de 2007. Archivado desde el original el 12 de enero de 2007.
  3. ^ Historia de Textron Systems Archivado el 30 de noviembre de 2010 en Wayback Machine , 1984 Historia, " Textron adquiere Avco, incluyendo Lycoming, para convertirse en Avco Systems Textron ", 2010, consultado el 27 de noviembre de 2010.
  4. ^ abcde ANÁLISIS DE PRUEBAS DE VUELO DEL MATERIAL DEL ESCUDO TÉRMICO DEL APOLLO UTILIZANDO EL SISTEMA DEL VEHÍCULO MARCAPASOS Nota técnica de la NASA D-4713, págs. 8, 1968-08, consultado el 29 de octubre de 2024. "Avcoat 5026-39/HC-G es una resina epoxi novolac con aditivos especiales en una matriz de panal de fibra de vidrio. En la fabricación, el panal vacío se une a la estructura primaria y la resina se aplica a pistola en cada celda individualmente. ... La densidad general del material es de 32 lb/ft 3 (512 kg/m 3 ). El carbón del material está compuesto principalmente de sílice y carbono. Es necesario conocer las cantidades de cada uno en el carbón porque en el análisis de ablación se considera que la sílice es inerte, pero se considera que el carbono entra en reacciones exotérmicas con el oxígeno. ... A 2160 ° R (1200 ° K), el 54 por ciento en peso del material virgen se ha volatilizado y el 46 por ciento ha permanecido como carbón. ... En el material virgen, el 25 por ciento en peso es sílice, y dado que la sílice se considera inerte, la composición de la capa de carbón se convierte en 6,7 lb/ft 3 (107,4 kg/m 3 ) de carbono y 8 lb/ft 3 (128,1 kg/m 3 ) de sílice".
  5. ^ abcdef Informe de la experiencia del Apolo: subsistema de protección térmica (enero de 1974)
  6. ^ "NASA - La NASA selecciona material para el escudo térmico de la nave espacial Orión". www.nasa.gov .
  7. ^ "Flightglobal.com - La decisión de la NASA sobre el escudo térmico Orion se espera para este mes (3 de octubre de 2009)".
  8. ^ "Company Watch - NASA. - Biblioteca en línea gratuita". www.thefreelibrary.com .
  9. ^ Clem, Kylie; Clem, Rachel (7 de abril de 2009). "La NASA selecciona material para el escudo térmico de la nave espacial Orión". Comunicado de prensa de la NASA. NASA . Consultado el 2 de abril de 2019 .
  10. ^ ab Herridge, Linda. "La instalación del escudo térmico acerca la nave espacial Orion al espacio". SpaceDaily. KSC News . Consultado el 2 de abril de 2019 .
  11. ^ Prucey, Rachel; Clem, Kylie. "La NASA selecciona material para el escudo térmico de la nave espacial Orión". Comunicados de prensa de la NASA. NASA . Consultado el 3 de abril de 2019 .
  12. ^ Kramer, Miriam. «La primera nave espacial Orion de la NASA obtiene el escudo térmico más grande del mundo (fotos)». Space.com . Consultado el 3 de abril de 2019 .
  13. ^ Prucey, Rachel; Clem, Kylie. "La NASA selecciona material para el escudo térmico de la nave espacial Orión". Noticias de la NASA. NASA . Consultado el 3 de abril de 2019 .
  14. ^ "Proyectos de aerotermodinámica HEOMD". Nasa.gov . Consultado el 20 de agosto de 2020 .
  15. ^ Graves, Randolph A.; Witte, William G. (agosto de 1968). «Análisis de pruebas de vuelo del material del escudo térmico del Apolo utilizando el sistema de vehículo marcapasos» (PDF) . Programa de información científica y técnica (STI) de la NASA . D (4137): 11–12 . Consultado el 3 de abril de 2019 .
  16. ^ Hoffpauir, Daniel. "Un diseño estructural alternativo para el portador del escudo térmico Orion". Noticias de la NASA. NASA . Consultado el 29 de abril de 2019 .
  17. ^ Levin, Deborah. "Investigación de la respuesta termoquímica de TPS de Avcoat a partir de los primeros principios para su comparación con los datos de EFT-1". Noticias de la NASA. Universidad de Illinois, Urbana-Champaign . Consultado el 3 de abril de 2019 .

Enlaces externos