Elektrisches Verfahren zur Zustandsüberwachung von Thermalschutzsystemen in der Raumfahrt

Abstract

Der in dieser Arbeit entwickelte Prototyp eines strukturellen Zustandsüberwachungssystems für Thermalschutzsysteme überwacht durch elektrische Widerstandsmessungen flache Platten des faserkeramischen Halbleitermaterials C/C-SiC. Durch getaktete zweidimensionale und zeitaufgelöste elektrische Widerstands- und Spannungsmessungen wird kontinuierlich der Zustand der C/C-SiC Strukturbauteile überwacht. Damit können Defekte an kritischen Stellen bei Temperaturlasten von bis zu 2000 K detektiert werden, während zeitgleich mechanische Lasten, z. B. durch Staudruck auftreten. Diese und weitere Einflussfaktoren werden untersucht, quantifiziert und berücksichtigt. Zur Bewertung der Methode wird ein Computermodell des Materials entwickelt. Anhand von Experiment und Simulation wird das Zustandsüberwachungssystem unter repräsentativen Bedingungen verifiziert. Abschließend wird ein Algorithmus vorgestellt, welcher anhand der gemessenen Widerstandsänderungen und unter der Berücksichtigung der äußeren Einflussfaktoren die detektierten Defekte im Bauteil lokalisieren kann.