HYDRA

HYBRID ABLATIVE DEVELOPMENT FOR RE-ENTRY IN PLANETARY ATMOSPHERIC THERMAL PROTECTION

Așa cum a fost descris în programul de lucru 2011, sectorul destinat spațiului contribuie la independența și prosperitatea Europei. Astfel, Comisia Europeană a stabilit că este necesar accesul non-dependent la tehnologia spațială importantă, la nivel european. Realizarea și testarea materialelor ablative nu a fost intens studiată în Europa în ultimii 10 ani și puțini producători și-au mentinut capabilitățile pentru aplicații duale.

Aceste abordări tehnice sunt axate pe TPS hibride bazate pe o asamblare ablativ/termostructurală și pe testările lor ulterioare, și mai puțin pe realizarea materialului. Conceptul acestui proiect se bazează pe realizarea unui nou scut termic hibrid, bazat pe integrarea de părți externe ablative cu un miez termostructural tip CMC (compozite cu matrice ceramică). Acest lucru va fi realizat prin integrarea de materiale diferite.

Realizarea sistemelor hibride va fi direcționată către integrarea scutului exterior ablativ și îmbinarea cu sistemele termostructurale pe bază de compozite ceramice și va oferi o soluție tehnologică inovativă în conformitate cu nivelul de capacitate a furnizorilor europeni. Îndeosebi, îmbinarea diferitelor părți va fi realizată prin utilizarea de tehnologii de lipire avansate. Părțile ablative vor consta din două tipuri de materiale (pe bază de rășină și pe bază de plută), în timp ce compozitele cu matrice ceramică (CMC) vor fi pe bază de compozite convenționale SiC ranforsate cu fibră de carbon. Se vor efectua teste la sol de re-intrare, în instalația tip “plasma wind tunnel”, iar rezultatele vor fi comparate cu specificațiile prevăzute.

Rolul partenerului român în proiect

INCAS participă în WP7 și WP8 din cadrul proiectului, realizând teste mecanice, termice și microstructurale și diseminare.

Obiectivele WP7- Caracterizarea, testarea la re-intrare și validarea- se referă la caracterizarea materialelor, a pieselor singulare, ansamblurilor și a prototipului, obținute de-a lungul întregului proiect. Piesele singulare și piesele asamblate obținute realizate în pachetele de lucru anterioare vor fi caracterizate studiind microstructura și proprietățile lor mecanice și termice. INCAS va participa, utilizând instalatiile pe care le detine, la etapa de caracterizare (mecanică și termo- fizică a pieselor singulare și a întregului prototip TPS, asamblat în WP6. INCAS participă în primul sub- WP al WP7 și anume, WP7.1: Caracterizarea microstructurală și termo-mecanică (T30)

Acest sub-WP constă în caracterizarea termică și microstructurală a pieselor singulare ablative și CMC și a întregului prototip TPS, înainte și după testele de re-intrare în atmosferă. INCAS va elabora planul de caracterizare și procedura de testare și va efectua analiza microstructurală la nivel de probe, înainte și după testarea la re-intrare, și evaluarea comportamentului mecanic a probelor de ablativ singular și CMC. Folosind instalația de șoc termic QTS2, INCAS va determina rezistența la șoc termic a materialelor și sistemelor la nivel de probă oferind informații complementare față de testul de re-intrare. Pentru acest sub-pachet de lucru, INCAS va elabora un raport asupra caracterizării pieselor singulare ale TPS și a prototipului pentru livrabilele 7.1. Acest raport conține rezultatele testelor (microstructurale, mecanice, termofizice și termomecanice) efectuate asupra pieselor TPS singulare (ablative și ceramice) și asupra prototipului TPS complet. [luna 36]. Acest pachet de lucru include și un punct de reper (milestone) care va consta în validarea soluției finale în concordanță cu performanța experimentală la sol.

WP8: Utilizarea, exploatarea și diseminarea, include diseminarea rezultatelor proiectului și elaborarea unui plan de utilizare și exploatare. INCAS participă în 2 sub-pachete de lucru:

D8.1) Planul de diseminare și acțiuni: Conține un raport privind diseminarea realizărilor principale și a rezultatelor obținute în cadrul proiectului. [luna36]

D8.3) Planul de utilizare a tehnologiilor dezvoltate în proiect și evaluarea unei potențiale standardizări: va conține planul de utilizare și exploatare pentru toți partenerii din proiect, și de asemenea o evaluare a unei potențiale standardizări provenind de la rezultatele testelor proiectului. [luna36]

Obiective

Obiectiv principal proiect: realizarea unui sistem bariera termică (TPS) pentru a fi utilizat în aplicații aerospațiale în medii oxidative extreme și având rezistența la temperaturi înalte, precum componentele supuse la temperaturi ridicate ale vehiculelor spațiale pentru reintrarea în atmosferă (ARV), sonde planetare și explorare NEO.   

Obiective specifice:

Tehnice

• Dezvoltarea unui sistem hibrid cu abilitatea de a suporta sarcini termice extreme: obținerea unei capacități de protectie ridicatã, absorbanță sporită la șoc, protecție la oxidare, rigiditate ridicată și toleranță a defectelor.
• Aderență puternică la lipire între diferitele piese și materiale pentru formarea soluțiilor tehnologice.
• Demonstrarea conceptului TPS dupã proiectare, simulare și testare la sol și la re-intrare.
• Validarea unei machete de tehnologii folosind testarea la sol, care simulează și reproduce cu înaltă precizie re-intrarea în atmosferă.
• Reducerea probabilității de cedare în timpul re-intrării, prin creșterea siguranței și fiabilității în timpul re-intrării atmosferice.
• Obținerea unui nivel de pregătire tehnologică (TRL) între 4 și 5, după testarea completă a machetei tehnologice.

Non-tehnice

• Diseminarea rezultatelor proiectului prin publicații în reviste de relevanță, crearea unei pagini web, organizarea unui workshop și a unor mese rotunde precum și alte instrumente ca blog-uri, rețele sociale etc, participarea la conferințe relevante, târguri și expoziții.
• Elaborarea unui plan de utilizare a tehnologiei pentru exploatarea rezultatelor obținute în cadrul proiectului (în rândul părților interesate din domeniul spațial dar și din afara lui).
• Reducerea dependenței Europei de sistemele TPS (în principal ale SUA, Japonia și Rusia), prin dezvoltarea și exploatarea tehnologiilor rezultate din proiect.

Rezultate

Decembrie 2012

• Trecerea în revistă a materialelor ce formeazã TPS, comportarea lor termică din studiile de literatură
• Stabilirea parametrilor de testare la șoc termic ce urmează a fi efectuate asupra probelor implicate
• Raportul Etapei I – privind stabilirea metodologiei de testare la șoc termic a materialelor ablative.

Decembrie 2013 (in curs)

• Upgrade-ul instalației de șoc termic QTS2 pentru efectuarea testelor asupra probelor
• Testarea probelor
• Raportul Etapei II

Noutăți

• Februarie 2012- Începerea proiectului HYDRA
• Întâlnirea de start (kick-off meeting)- a avut loc în perioada 1-2 martie 2012, în Brusseles, Belgia, la sediul Agenției Executive de Cercetare (REA)
• Întâlnirea de 6 luni (6 month progress meeting) – a avut loc în perioada 10-12 septembrie 2012, în San Sebastian, Spania, la sediul Tecnalia, clădirea M2, la care a participat întreg consorțiul
• Întâlnirea de 12 luni (12 month progress meeting) – a avut loc în perioada 18-20 februarie 2013, în Bremen, Germania la sediul Astrium GmBH, la care a participat întreg consorțiul în vederea revizuirii stadiului proiectului și stabilirii activităților de lucru pentru următoarele luni