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Sandwich structured ceramic matrix composites with periodic cellular ceramic cores: an active cooled thermal protection for space vehicles

Ferrari, L. und Barbato, M. und Esser, Burkard und Petkov, Ivaylo und Kuhn, Markus und Gianella, S. und Barcena, J. und Jimenez, C. und Francesconi, D. und Liedtke, V. und Ortona, A. (2016) Sandwich structured ceramic matrix composites with periodic cellular ceramic cores: an active cooled thermal protection for space vehicles. Composite Structures, 154, Seiten 61-68. Elsevier. doi: 10.1016/j.compstruct.2016.07.043. ISSN 0263-8223.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263822316303464

Kurzfassung

Ceramic cellular structures and ceramic matrix composites (CMCs), are promising materials for thermal protection systems (TPS) of future space vehicles. This is because of the good thermal properties of their cellular cores coupled with the matchless thermo-mechanical resistance of their CMC skins. A high temperature TPS with active cooling accomplished by flowing a gas into the sandwich’s core is investigated in this work. Three-dimensional thermo fluid dynamics analysis was first performed to evaluate the heat exchange in the ceramic sandwich under a Earth re-entry condition. The simulations, aiming at optimizing the TPS configuration, analysed several cellular ceramics structures by varying inlet and outlet positions, the coolant fluid and mass flows. A hexagonal cell was chosen as basic element of the porous ceramic. Sandwich structure components were produced and assembled by joining. Finally a prototypic leading edge was produced and tested in plasma wind tunnel in a standard re-entry condition. Cooling was performed with different gases and mass flows. Results are reported and discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/106373/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Sandwich structured ceramic matrix composites with periodic cellular ceramic cores: an active cooled thermal protection for space vehicles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ferrari, L.SUPSINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barbato, M.SUPSINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Esser, BurkardBurkard.Esser (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Petkov, IvayloIvaylo.Petkov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, Markusmarkus.kuhn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gianella, S.ErbicolNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barcena, J.TecnaliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jimenez, C.TecnaliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Francesconi, D.Thales AleniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liedtke, V.AAC GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ortona, A.SUPSINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Composite Structures
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:154
DOI:10.1016/j.compstruct.2016.07.043
Seitenbereich:Seiten 61-68
Verlag:Elsevier
ISSN:0263-8223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ceramic Matrix Composites, cellular structures, thermal protection, atmospheric entry, active cooling
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HGF - Programm:Raumfahrt
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Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien
Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Raumfahrt - System - Integration
Hinterlegt von: Esser, Dr.-Ing. Burkard
Hinterlegt am:24 Okt 2016 12:25
Letzte Änderung:10 Jan 2019 15:47

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