Testen des Hitzeschilds einer Rakete auf der Erde

Ein Space Shuttle wurde durch Versagen der Isolierplatten zerstört. SpaceX verwendet Berichten zufolge eine andere Technologie, die das Schwitzen nachahmt, um die Wiedereintrittswärme abzubauen. Wie wird die Wirksamkeit oder Effizienz dieser Wiedereintritts-Hitzeschilde am besten auf der Erde simuliert oder getestet?

Beachten Sie, dass das verschwitzte Starship-Konzept vor langer Zeit aufgegeben wurde.
Vielleicht pingelig, aber Columbia wurde nicht wegen Fliesenversagen zerstört . Es ging wegen eines Aufprallschadens an der verstärkten Kohlefaser an der linken Flügelvorderkante verloren.
Auch pingelig, der verstärkte Kohlenstoff-Kohlenstoff wurde während des Aufstiegs beschädigt , sodass keine noch so großen bodengestützten Tests etwas hätten finden können.
@JörgWMittag Es gab eine Bootsladung bodengestützter Tests, die durchgeführt wurden, nachdem Columbia Fliesen- und RCC-Reparaturkits nicht überprüft hatte.

Antworten (2)

Bodenprüfungen von Hitzeschildkomponenten und -materialien können und wurden in Arcjet-Anlagen durchgeführt .

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( Bildquelle )

Ein Arcjet kombiniert typischerweise einen Über- oder Hyperschall-Windkanal mit einem großen elektrischen Heizgerät. „Die Gase (typischerweise Luft) strömen durch eine Düse, die auf eine Testprobe im Vakuum gerichtet ist, und strömen darüber, wobei sie eine vernünftige Annäherung an die Oberflächentemperatur und den Druck und die Gasenthalpie erzeugen, die in einer Hochgeschwindigkeits-Überschallströmung der erlebten Art gefunden werden durch ein Fahrzeug bei atmosphärischem Eintritt."

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(Quelle: erster Link)

Die NASA Ames verfügt in ihrem Arcjet-Komplex über vier Arcjet-Anlagen . "Das größte Netzteil kann 75 MW für 30 Minuten oder 150 MW für 15 Sekunden liefern."

Das Johnson Space Center verfügte auch über eine Arcjet-Anlage , die zuletzt während der Entwicklung von Reparaturmaterialien und -verfahren für Shuttle-Kacheln nach dem Columbia-Ausfall stark genutzt wurde. Es wurde 2014 wegen Redundanz mit der Ames-Anlage geschlossen.

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( Bildquelle )

Der erste Link in dieser Antwort ist ein sehr guter Überblick über Arcjet-Tests und -Einrichtungen. Weitere Informationen finden Sie darin.

Abschnitt 4 des Dokuments „ Test Planning Guide for NASA Ames Research Center Arc Jet Complex and Range Complex “ enthält eine detaillierte Beschreibung der Arcjet-Einrichtungen in Ames.

Gibt es Studien darüber, wie genau und kostensparend die durch diese Bodentests gelieferten Daten im Vergleich zu halb- oder vollmaßstäblichen „In-situ“-Tests sind?
@qqjkztd Ich habe einige Artikel über Methoden zur Korrelation von Arcjet- und Flugumgebungen gesehen: ntrs.nasa.gov/api/citations/20140000484/downloads/… researchgate.net/publication/…
Danke für die ausführliche Antwort. +1
Diese Folie ist etwas seltsam, wenn es um Spannung geht und Leistungszahlen in Klammern angegeben werden. 10 Megawatt? :-P
@Arsenal Laut diesem Dokument scheint es 20K VDC zu sein nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/…
Super, danke für diese Information.
@Arsenal Ich gehe auch davon aus, dass sie "Blitz" gemeint haben, nicht "Blitz". Die Rechtschreibprüfung hätte das übersehen, weil beide gültige Wörter sind, aber die Bedeutung ist ganz anders ...
"Das größte Netzteil kann 75 MW für 30 Minuten oder 150 MW für 15 Sekunden liefern." 75 MW für 30 Minuten bedeutet 150 MW für 15 Minuten. Sind Sie sich bei "15 Sekunden" sicher - verschlechtert die höhere Leistung etwas - oder ist das ein Tippfehler?
@simonatrcl Was du sagst macht Sinn, aber ich habe es richtig zitiert.
@OrganicMarble Schade. Danke für das Kontrollieren!

Um ein Hitzeschild richtig zu testen , baut man einen Testartikel und steigt damit erneut ein.

Um es angemessen zu testen, steckt man es in einen Niederdruck-Windkanal und bestrahlt es mit Plasmabrennern. Beispiel Ames Research Arcjet-Anlage testet PICA-Hitzeschildmaterial von SpaceX für die Dragon-Kapsel.

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Um es im SpaceX-Stil zu testen, stellen Sie ein paar Propanfackeln darauf. Dies ist ein früher Test von SpaceX Starship-Hitzeschildkacheln.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ps Die Idee von transpirationsgekühlten Hitzeschilden ist veraltet. Es besteht große Unsicherheit darüber, was SpaceX tatsächlich als Hitzeschild verwenden wird und wie es am Raumschiff befestigt wird. Kürzlich wurden Test-Hopper mit einer Art sechseckiger Kacheln versehen, Geben Sie hier die Bildbeschreibung einaber diese haben den Start oder sogar statische Feuertests nicht sehr gut überstanden. Langer Artikel über die Starship-Hitzeschildkacheln auf der Website von Teslarati.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

"Aber diese haben den Start oder sogar statische Brandtests nicht sehr gut überstanden." Woher haben Sie diese Informationen?
Danke für die ausführliche Antwort. +1
@qqjkztd aus dem Forum unter forum.nasaspaceflight.com/index.php?board=72.0 Bis heute sind die an Hopper und einigen SNx-Testraketen angebrachten Hitzeschildkacheln gebrochen oder häufiger einfach während des Triebwerkszündens abgefallen, möglicherweise aufgrund von Unterlage/Kleber versagen unter Vibration.
Testen des Hitzeschilds einer Rakete auf der Erde
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