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IXV-Projekt

Ablatives Wärmeschutzsystem für IXV. Fallstudien

IXV der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).

Das ablative Wärmeschutzsystem ist Teil des Intermediate Experimental Vehicle (IXV) durch die Integration des P50-Kork-Verbundwerkstoffes von Amorim in das Projekt. Es wurde eingeführt, um die Struktur von IXV vor den Auswirkungen der thermischen Umgebung zu schützen, beginnend mit der Stand-by-Bodenphase bis hin zu atmosphärischen Wiedereintritts- und Abstiegsphasen.

Das IXV ablative TPS-Design umfasste mehrere Aspekte der Ingenieurswelt. Es handelte sich um ein multidisziplinäres Programm, das verschiedene Bereiche abdeckte, von sehr speziellen numerischen Simulationen wie der Aerothermodynamik oder der dynamischen Umgebung über materialwissenschaftliche Probleme bei der Suche nach den richtigen Materialien zur Erfüllung der sehr hohen Anforderungen, bis hin zu technologischen Schwierigkeiten bei der Integration von Hunderten von Teilen mit einer erforderlichen Genauigkeit von wenigen Zehntelmillimetern

.

All diese Aspekte wurden durch die integrierte Arbeit mehrerer am Projekt beteiligter Teams und unter der technischen Koordination von Thales Alenia Space Italy und ESA bewältigt. Das Ergebnis war ein fehlerloser Flug, durchgeführt am 11. Februar 2015. Nun geht es darum, die riesige Menge an Flugdaten auzuwerten, um die Richtigkeit der Berechnungsmodelle und der technologischen Entscheidungen zu überprüfen.

HAUPTZIEL

Das IXV ablative TPS-Design umfasste mehrere Aspekte der Ingenieurswelt.

Es handelte sich um ein multidisziplinäres Programm, das verschiedene Bereiche abdeckte, von sehr speziellen numerischen Simulationen wie der Aerothermodynamik oder der dynamischen Umgebung über materialwissenschaftliche Probleme bei der Suche nach den richtigen Materialien zur Erfüllung der sehr hohen Anforderungen, bis hin zu technologischen Schwierigkeiten bei der Integration von Hunderten von Teilen mit einer erforderlichen Genauigkeit von wenigen Zehntelmillimetern

.

All diese Aspekte wurden durch die integrierte Arbeit mehrerer am Projekt beteiligter Teams und unter der technischen Koordination von Thales Alenia Space Italy und ESA bewältigt. Das Ergebnis war ein fehlerloser Flug, durchgeführt am 11. Februar 2015. Nun geht es darum, die riesige Menge an Flugdaten auzuwerten, um die Richtigkeit der Berechnungsmodelle und der technologischen Entscheidungen zu überprüfen.

LÖSUNG

Dank der IXV-Mission hat Europa sein Know-how für Rückkehrmissionen aus der Erdumlaufbahn unter Beweis gestellt.

 Insbesondere auf der Technologieebene qualifizierte sie:

  • Die Struktur zeigte höhere Wiederverwendbarkeit und Zuverlässigkeit im Vergleich zu anderen existierenden Designs;
  • Der kombinierte Einsatz von Raketen und Klappen zur Flugsteuerung, der die Kontrollierbarkeit und Manövrierfähigkeit für eine präzise Landung erhöhte;
  • Das Verständnis von aerothermodynamischen Phänomenen, also zukünftigen Wiedereintrittsmissionen, kann mit geringeren Fehlerbereichen entwickelt werden.
“IXV hat ein neues Kapitel für die ESA in Bezug auf Wiedereintrittsfähigkeit und Wiederverwendbarkeit aufgeschlagen.”

Jean-Jacques Dordain, ESA-Generaldirektor (Quelle: http://www.esa.int/)

PRODUKTE

Für das ablative TPS werden zwei Materialien verwendet:

  • P50 Kork-Verbundmaterial von Amorim mit sehr hoher wärmedämmender Eigenschaft;
  • AVIO SV2 Silikon-basiertes Material zum Abdecken von Antennen und elektronischen Geräten, um die Funktransparenz für die Kommunikation zwischen Boden und Raumfahrzeug zu gewährleisten.

Aufgrund der hohen Dicke der TPS werden alle Fliesen durch 3D-Bearbeitung gemacht; das P50 Material wird sodann mit der Struktur des Raumfahrzeugs durch verschiedene Hochfestigkeits-Klebstoffe verbunden, je nach Oberflächeneigenschaften. Da die Strukturoberfläche, an der die TPS-Fliesen verklebt werden müssen, aus mehreren Materialien (CFK, Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen) mit unterschiedlicher Oberflächenveredelung und -behandlung besteht, mussten mehr als zehn verschiedene verklebte Grenzflächen charakterisiert und qualifiziert werden.

 

PRODUKTE

Für das ablative TPS werden zwei Materialien verwendet:

  • P50 Kork-Verbundmaterial von Amorim mit sehr hoher wärmedämmender Eigenschaft;
  • AVIO SV2 Silikon-basiertes Material zum Abdecken von Antennen und elektronischen Geräten, um die Funktransparenz für die Kommunikation zwischen Boden und Raumfahrzeug zu gewährleisten.

Aufgrund der hohen Dicke der TPS werden alle Fliesen durch 3D-Bearbeitung gemacht; das P50 Material wird sodann mit der Struktur des Raumfahrzeugs durch verschiedene Hochfestigkeits-Klebstoffe verbunden, je nach Oberflächeneigenschaften. Da die Strukturoberfläche, an der die TPS-Fliesen verklebt werden müssen, aus mehreren Materialien (CFK, Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen) mit unterschiedlicher Oberflächenveredelung und -behandlung besteht, mussten mehr als zehn verschiedene verklebte Grenzflächen charakterisiert und qualifiziert werden.

“Diese Mission wird uns viel über die Technologien lehren, die wir in neuen Trägersystemen einsetzen müssen, insbesondere wenn wir über wiederverwendbare Systeme nachdenken.”

Gaele Winters, ESA-Direktor für Trägerraketen

  • PRODUKTE Für das ablative TPS werden zwei Materialien verwendet:

    • Amorim P50 Kork-Verbundmaterial mit sehr hoher wärmedämmender Leistung

    • AVIO SV2 Silikon-basiertes Material zum Abdecken von Antennen und elektronischen Geräten, um die Funktransparenz für die Kommunikation zwischen Boden und Raumfahrzeug zu gewährleisten.

    air-stream-thermal-protection.jpg

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