氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦的制备及性能

以陶瓷纤维制成的高温隔热瓦为骨架,真空浸渍氧化铝溶胶,再经过凝胶、老化和超临界干燥制备出氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦,研究了其在不同温度处理后(最高温度1 400℃)的微观结构、隔热和力学性能。结果表明:气凝胶复合高温隔热瓦在1 400℃保温30 min后线收缩率仅为2%;随着热处理温度升高,气凝胶颗粒发生熔并、长大,气凝胶从填充纤维空隙到不断收缩,但对纤维骨架没有明显影响;隔热瓦的室温、高温热导率均显著降低;在热面1 400℃的背温测试中,复合后材料的背温从945℃降到870℃;复合后隔热瓦的力学性能略有增加;但是1 200~1 400℃的压缩强度下降较大。可见,气凝胶复合高温隔热瓦可改善其隔热性能,但在高温下力学性能下降。     

陶瓷隔热瓦的缺陷修补

分别采用了MgO、YSZ和Al₂O₃三种陶瓷粉体和一种含隔热瓦本体成分的粉料对陶瓷隔热瓦缺陷进行修补。研究了修补前后材料的微观形貌、力学及隔热性能。结果表明：采用含隔热瓦本体组成的粉料对陶瓷隔热瓦进行修补,修补部位与本体部位相容性好,且微观形貌相似,仍保持纤维搭接的多孔空间网络结构;修补后试样密度0.24 g/cm³、室温热导率0.044 W/（m·K）、压缩强度0.58 MPa;1 200℃、30 min热处理后,修补部位与本体部位结合性好,未出现裂纹、凹陷等缺陷,是有效的缺陷修补方法。     

刚性隔热瓦重复使用性评价研究

为满足未来新型飞行器对隔热材料的需求,将刚性隔热瓦在1 200℃热处理30 min,对其质量稳定性、尺寸稳定性、力学性能、隔热性能以及微观结构等进行了评价.结果表明,热处理20次的质量损失率、xy向线性收缩率、隔热性能以及微观结构变化都很小,仅z向线性收缩率稍大(3.19％).综合来看,1 200℃/30min的使用条件下,隔热瓦能够满足20次的重复使用要求.     

刚性隔热瓦组件拉伸强度有限元分析与验证

为研究侧面涂层和应变隔离垫厚度及两者刚度对刚性隔热瓦及组件力学性能的影响,构建一种对称结构的刚性隔热瓦分析模型,进行了拉伸试验和有限元分析。结果表明,在拉伸载荷作用下刚性隔热瓦的应力分布不均匀,具有明显应力集中现象,其拉伸强度水平与最大应力密切相关,随涂层厚度或刚度增加,刚性隔热瓦最大应力上升,拉伸强度降低;当刚性隔热瓦粘结应变隔离垫时,应变隔离垫厚度增加或刚度减小,刚性隔热瓦最大应力下降,拉伸强度增大;当刚性隔热瓦含涂层时,增加应变隔离垫可减缓涂层对刚性隔热瓦的影响;并对有限元分析结果进行了试验验证,计算结果与试验结果吻合良好,表明建立的刚性隔热瓦分析模型合理,揭示了涂层和应变隔离垫参数与刚性隔热瓦失效的关联关系。     

太空垃圾——待解的难题

废弃的卫星、剥落的隔热瓦、燃料舱的残片……这些空间碎片就像地球上的垃圾一样,已经开始威胁到地面上的安全了。多达9000多块太空垃圾正飘浮在地球轨道上,它们的数量还在不断增加,总质量已超过5500吨。     

隔热瓦/SiO2气凝胶复合材料的制备与性能

以莫来石纤维和玄武岩纤维为主要成分,以硅溶胶为黏接剂制备的隔热瓦作为增强体,真空浸渍SiO_2溶胶后经过凝胶、老化和超临界干燥工艺制备隔热瓦/SiO_2气凝胶复合材料,并对材料的微观结构、热稳定性和隔热性能进行了表征。结果表明:由于玄武岩纤维具有更细的直径和含有一定量的红外辐射抑制成分,随着隔热瓦中玄武岩纤维质量分数的增加,复合材料的室温热导率从63 mW/(m·K)降至47 mW/(m·K),在热面600℃持续15 min条件下的背面温度从200℃降至117℃,有效地提高了复合材料的隔热性能;但因玄武岩纤维的使用温度显著低于莫来石纤维,复合材料的高温线收缩率增大,热稳定性有所下降。     

从哥伦比亚号谈航天材料

哥伦比亚航天飞机的爆炸，震惊了世人，同时也引起了人们对航天材料的关注。为此，本刊特邀航天科工集团第二研究院研究员刘松茂给大家讲讲航天材料的特殊性。     

太空垃圾——待解的难题

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刚性隔热瓦热防护结构无损检测方法概述

可重复使用飞行器具有成本低廉、服役准备周期短的优势,是当今航天领域的重要发展方向。防热技术是发展可重复使用飞行器的关键技术之一。在其服役周期内,防热结构会多次承受严酷的气动力、热、噪声载荷环境,极易受到损伤,影响飞行器正常工作。可重复使用飞行器所使用的隔热瓦防护结构的完整性和剩余寿命直接影响了可重复使用飞行器的重复使用性能,对防热结构进行检测评估对飞行器的服役至关重要。本论文对当前适用于隔热瓦材料的检测手段进行了总结,对比分析了各种方法的优劣,为可重复使用飞行器的热防护结构发展和应用提供技术支持。     

平板阵列隔热瓦几何参数的分析与优化

为了研究缝隙参数对高超声速飞行器表面平板阵列隔热瓦变形的影响,在面积为1 m~2的平板上布置不同尺寸的隔热瓦,通过自编的Python语言实现平板阵列隔热瓦缝隙的参数化建模,并利用ISIGHT软件集成ABAQUS对平板阵列隔热瓦的近似模型进行仿真分析,得到缝隙参数的最优设计方案。结果显示:缝隙宽度相较于缝隙间距对隔热瓦间的接触应力影响更大,缝隙宽度越小接触应力越大;缝隙宽度要结合蒙皮温度上限考虑选取,缝隙间距选取隔热瓦边长的1/2即可。