2138com太阳集团-欢迎莅临

English | 繁體中文 | 邮箱 | 网站地图
您当上的地位: 2138com太阳集团   →   讯息主题   →   一线讯息 →  正文
航天高技术一院703所为天问一号探测器研制新型防护质料侧记
来源:中国航天报     日期:2020年07月31日    字体:【】【】【

7月23日,长征五号遥四运载火箭成功发射,备受瞩鹄的天问一号火星探测器被送入预定轨道。

“天问一号”通过着陆巡视组合体来完成着陆和巡视两项任务。着陆巡视组合体包括进入舱和火星车两部分,进入舱负责着陆,火星车负责科学探测。

据介绍,奔向火星的过程中,较小的难点在于“恐怖9分钟”:再入、下降与着陆过程中,要在9分钟内将探测器的时速从每钟点2万多千米降低至0。易于 ,如何做好探测器的热防护,关系着火星车能否安全到达火星表面开展相关work,关系着火星探测任务的成败。

这背下,航天高技术集团一院703所为探测器量身定制的新质料发挥着要紧感化。

“量体裁衣”创新研制出新质料

与月球不同的是,火星上存在着大气层。虽然火星大气比地球要稀薄一些,但在着陆器高速进入的环境下,与大气层的高速摩擦也会使着陆器表面温度急剧升高,就如同流星一样,如果不进行有效的防护,就可能被烧毁在大气层中。

虽然火星上大气密度只有地球的1百分比,但其大气中二氧化碳占95百分比,氮气占3百分比。与从地球轨道上返回的飞船相比,着陆火星的探测器在高热状态下会发生更好复杂的物理化学反应。据统计,2020年之上,人类共实施了44次火星探测任务,此道只有8次任务成功着陆,比率仅为18%,可见火星探测器成功着陆的难度之大。

为护卫“天问一号”安全着陆,703所按照探测器形状、不同部位所承受的气动载荷及热流密度的不同,“量体裁衣”创新研制了3种质料:超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热质料、连续纤维增强中密度防热质料和超轻质大面积防热涂层质料。当探测器着陆时,质料表面与火星大气摩擦并发生复杂的物理化学反应,带走大量的热,再是质料内部具有良好的保温隔热性能。易于 ,即便质料表面“热浪滚滚”,里面却依旧“凉爽宜人”,能有效保护探测器不被烧坏。

新型防护质料各显神通

火星跨距地球较远,为使运载火箭推送得更远,天问一号探测器的重量不能过大,易于 对探测器防热结构的重量要旨也十分苛刻。在这种环境下要完成热防护使命,就必须采取应用最优化策划,较小程度发挥质料的防热性能和防热效率。

天问一号探测器着陆过程中,受热最严重的大底部分采取应用的是超轻质的蜂窝增强低密度烧蚀防热质料。该质料是容量飞行器防热的一员“老将”,在神舟飞船、月地高速再入返回飞行器中都曾发挥了热防护的关键感化。

此次火星探测器上采取应用的是配方优化策划的新型超轻质蜂窝增强低密度烧蚀防热质料。跟“上辈”相比,此质料强度更高、密度更低,并且可以按照承受的气动载荷分布对蜂窝格子进行变厚度优化策划,在保证探测器拐角部位能够耐受更严苛的气动载荷的环境下,使整个结构的质料重量更好轻质化。

探测器大底结构的直径达到3.4米左右,共计约7万个蜂窝格子,TEAM采取应用整体成型手工制作,确保了在如此多的蜂窝格子中质料一次性灌注到位,不论是成型效率、成型质料灰子 浅尚涂煽啃远即锏酵蚬煜人健U鎏讲馄鞔蟮捉峁咕哂蟹浅:玫恼逍裕繁A似湓诒枷蚧鹦堑墓讨谐惺芨叩臀陆惶娓亩慕峁刮榷ㄐ浴

除了大面积的低密度烧蚀防热质料之外,探测器的其他部位还需要一些更具承载能力的防热质料。易于 ,TEAM还研制了连续纤维增强中密度防热质料,既能满足结构要旨,又具备轻质特点。该质料主要用于探测器大底及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件,相比较低密度质料其强度更高,兼顾耐烧蚀和承载能力。

而在受到热流相对较低的背罩结构上,TEAM采取应用的是超轻质的烧蚀防热涂层质料。该质料基本热物理性能达到万国先进水平,不单隔热性能优良,也对着陆器的减重起到要紧感化。再是,TEAM还充溢揣摩发射场的环境影响和真空总质料损失等要旨,持续优化质料,均通过耐盐雾、耐湿热性能试验,真空总质料损失等均满足策划要旨。

三种质料应对“冰火两重天”

703所为天文一号探测器研制的这3种质料在结构、配方及手工制作策划时,还需要揣摩的一个要紧圆素是它们之间的结构热匹配性。

探测器飞向火星的时间较长,由于轨道的变换和跨距太阳的远近,防热质料在飞行过程中要承受极低的温度以及高低温度的循环交变,“冰火两重天”很匆子 侄玫贾轮柿戏⑸选⑼崖涞仍帜研孕ase。

在这样的恶劣条件下,3种防热质料和结构需要与着陆器的内部结构保持良好的结构热匹配性和完整性。

TEAM通过工程计算、数值模拟及需要的地上试验等方法,策划模拟3种质料在极低温、高低温交变的容量环境下的结构改动及烧蚀匹配性,再按照实验结果进行优化策划,最终确保这3种质料的匹配性和完整性,使它们能够在茫茫太空中“协同作战”,为探测器安全抵达、顺利着陆保驾护航。(梁馨 李翔 范海波)

联系吾们
电话:010-68767492
传真:010-68372291
地址:北京市海淀区阜成路16号
邮编:100048
信访邮箱:xinfang@spacechina.com
监事会邮箱:jianshihui@spacechina.com
集团网群
中国航天高技术集团
官方WeChat
中国航天高技术集团
新浪微博
XML 地图 | Sitemap 地图