哥伦比亚号防热系统概貌

□□2003年2月1日,美国哥伦比亚号航天飞机返回地面时在空中解体,机上7名航天员全部遇难。失事后世界航天界和媒体对失事的原因有各种各样的猜测。哥伦比亚号事故的原因主要集中在其防热系统,为了比较深入地探讨这一看法的准确性,有必要对航天飞机防热系统的布局和结构概貌作一     

密封材料空间环境失效分析

对空间环境造成载人航天器密封材料的各种失效机理进行了分析。材料低温脆化,高温时表面脆化;真空时材料内挥发成份的溢出,使材料渗透性增大;辐照使密封件失去弹性：这些是空间环境中温度、真空和辐照使密封失效的主要原因。真空条件下,密封件挥发成份中的可凝物在光学元件表面的凝聚从而破坏表面光学特性,是密封设计中一个值得重视的现象。     

二维空腔内的流动及热环境分析

分析了高超声速和超声速流动条件下,二维空腔或台阶等不连续表面引起的分离流动及其内部和附近的局部热环境。讨论了不同尺寸的二维空腔内的流动结构、压力和热流分布特性及其机理,另外还讨论了外界流动参数对它们的影响。     

神舟飞船结构与机构分系统研制及飞行结果评价

介绍了神舟飞船结构与机构分系统的任务与功能，分析总结了结构与机构分系统的研制过程、突破的关键技术和技术创新点，介绍了飞行试验的验证情况并对此进行了综合评价。     

碳纤维增强石英在卫星,飞船防热结构上应用的探索研究

在用多种纤维增强各陶瓷基体的探索中,发现碳纤维增强石英能够获得比较理想的材料系统。本文对这种增强陶瓷的基本性能作了评估,还针对材料在卫星、飞船的飞行环境中可能产生的破坏进行了一系列热和力学环境试验。这些研究表明,碳纤维增强石英有可能应用在再入防热结构上,也具有重复使用的潜力。     

碳纤维增强石英作辐射防热盖板的评估与研究

对纤维增强陶瓷在辐射防热结构中充当外部辐射盖板的特性进行了评估。以返回航天器典型的力学环境和热环境为依据,对碳纤维增强石英进行了试验研究,包括小平板再入热模拟试验、大尺寸热结构件的常温振动、常温冲击、低温振动、低温冲击和再入加热等项目。一系列试验证明,碳纤维增强石英既保留了陶瓷耐高温、隔热好的优点,又克服了陶瓷固有的脆性,因此,在返回舱上作防热材料颇具潜力。     

载人飞船防热方案及材料的确定

本文在分析工作环境的特点及其对材料工艺影响的基础上,提出发展载人飞船应采用低密度烧蚀防热结构,并对这种防热材料的关键技术作了预测和评述。     

带有突起物防热结构件的再入加热模拟试验

载人飞船防热层表面的突起部件会使周围流动分离，引起较大的局部加热，因此，需要进行地面模拟加热试验，验证这种带有突起物防热结构的性能。对模拟参数和各种加热模拟装置作了分析和评估后，确定试验在大尺度的等离子电弧烧蚀风洞里进行。模拟的参数为：热流密度、总加热量、来流马赫数、流动状态和几何形状。地面试验的结果与飞行结果相当符合。