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再入任务高热流条件下低密度合成泡沫复合材料烧蚀TPS材料( Low Density Syntactic Foam Composites as Ablative TPS Material for High Heat Flux Conditions for Reentry Missions )
MS Chandran K Sunitha NU Bhaskar KSS Kumar D Mathew
在高产焦性热固性树脂--甲阶酚醛树脂(RPR)中分散了基于短切纤维增强和玻璃微球的低密度烧蚀法泡沫复合材料，研究了在相应的轨道再入条件下的高热流密度条件下，作为乘员舱前向热防护TPS的潜在热防护系统。用RPR浸渍两种纤维（二氧化硅和碳纤维），然后通过模压成型技术固化，制备了复合材料。通过改变各组分的比例，复合材料的密度从最小的0.48g/cc到最大的1.1g/cc不等。各种复合材料均表现出良好的力学性能（抗压强度20-60 MPa）和低热导率(0.2-0.35W/mk)。通过动力学热模拟(KHS)对空气热特性进行了评估，试验持续了1200秒，但加热历史在463秒结束。在所有情况下都观察到表面退化，随着密度的增加，石英纤维增强复合材料的表面退化逐渐改善，而碳纤维增强复合材料的表面退化模式最小。在KHS试验后，发现改变钢筋的长度可以有效地保持其余散状材料的完整性。在120～130W/cm2的热流密度下，用等离子弧射流对复合材料进行了20 s的烧蚀试验，其烧蚀热为23～25MJ/kg。研究表明，基于这些复合泡沫的烧蚀体系具有良好的力学性能和热性能，且密度较低，可以作为TPS的较好候选材料。
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