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Progettazione e caratterizzazione di protezioni termiche esterne destinate a lanciatori spaziali

Informazioni tesi

  Autore: Fabrizio Di Federico
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Gilberto Rinaldi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 141

Il lavoro, interamente realizzato in azienda (Avio Propulsione Aerospaziale), si è basato sulla ricerca e lo sviluppo di nuove Protezioni Termiche Esterne (PTE) destinate a lanciatori spaziali. Per tali materiali compositi si è provveduti allo studio della formulazione, del mescolamento, dello stampaggio e alla caratterizzazione chimico-fisica, termica, meccanica e tecnologica. Mediante calcoli termici, si è effettuato inoltre il dimensionamento degli spessori da applicarsi sul lanciatore. I risultati ottenuti, confrontati con quelli della PTE in uso in Avio, sono stati ottimali, sia dal punto di vista termico, tecnologico che di costo. L’azienda ha avviato uno studio di fattibilità esecutiva per l’industrializzazione del nuovo prodotto.

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7 INTRODUZIONE In ambito aerospaziale, molti sottosistemi e componenti operano in condizioni di elevata temperatura, superiore a quella a cui essi stessi possono resistere. Ci porta all introduzione di una nuova classe di m ateriali, non strutturali, aventi lo specifico compito di proteggere quelli portanti d ai flussi termici ed aerodinamici. Il range di temperatura operativo di un velivolo spaziale varia dai 3000 C, dovuti alle temperature interne in camera di combustione dei motori, fino ai -70 C relativi ad alcuni strati dell atmosfera e/o delle zone d ombra dello spazio profondo. Questa esigenza progettuale ha fatto s che parte integrante di un progetto aerospaziale fosse proprio lo studio e la ricerca di materiali termicamente isolanti che, oltre ad avere le sopraindicate capacit di isolamento, avessero anch e altri requisiti, quali quelli meccanici, di peso, di compatibilit chimica, di integrazione, di resis tenza all ambiente operativo, di trasportabilit dal luogo di produzione a quello di lancio. In questa classe si possono trovare principalmente materiali destinati alla protezione termica esterna ed a quella interna dei lanciatori spaziali. Nel primo caso si parla normalmente di PTE (Protezioni Termiche Esterne) o ETP (External Thermal Protection) progettate con lo scopo di proteggere i materiali strutturali dal calore proveniente dall esterno; il secondo tipo di materiali invece, di norma definiti PTI (Protezioni Termiche Interne) o ITP (Internal Thermal Protection), vengono utilizzati per proteggere le strutture portanti dal calore derivante dalla combustione del propellente nel motore. Le PTE possono essere di natura ablativa, tali per cui l elevato flusso di calore viene usato per le trasformazioni di stato dei materiali detti appunto ablativi che rivestono il lanciatore, sottraendo calore, oppure sono dei materiali che hanno una bassa conducibilit termica tale da consentire un elevato isolamento termico.

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