充气隔热罩在灵活性中找到了优势 | NASA

看起来像一堆覆盖在黑色防水布上的橙色内胎的东西在穿过大气层时如何在高达 3,000 华氏度的温度下存活下来？即将进行的技术演示使用先进材料制造比看起来更坚固的隔热罩。

高超声速充气式气动减速器 (HIAD) 技术已经开发了十多年。与传统的刚性隔热罩不同，充气隔热罩可以包装成非常小的尺寸，然后部署到比火箭有效载荷整流罩大得多的规模。充气式隔热罩或航空壳、 充气式减速器 (LOFTID) 的低地球轨道飞行试验的 演示是推进这项技术的下一步，该技术有朝一日可以帮助人类登陆火星。

充气减速器（LOFTID）机壳的低地球轨道飞行试验由充气结构和灵活的热保护系统制成，由具有高温限制的先进材料制成。

学分：美国国家航空航天局

以前成功的 HIAD 技术测试，包括充气再入飞行器实验，或IRVE系列，是在弗吉尼亚州瓦洛普斯岛的美国宇航局瓦洛普斯飞行设施的探空火箭上发射的。LOFTID 由联合发射联盟 (ULA) 的 Atlas V 火箭发射，将是测试过的最大的航空弹，宽 20 英尺或 6 米。

LOFTID 将于 2022 年 11 月与美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的联合极地卫星系统 2 (JPSS-2) 卫星一起作为辅助有效载荷发射 。在 JPSS-2 与火箭的上级分离后，LOFTID 将充气并重新进入大气层，以证明它是否能够成功减慢大型有效载荷——例如载人航天器、机器人探索者和火箭部件——使它们能够经受住重返大气层的高温。

“最大的区别之一是在我们进行亚轨道测试之前，以大约每小时 5,600 英里或每秒 2.5 公里的速度进行测试，这已经很困难了，”美国宇航局汉普顿兰利研究中心的 LOFTID 航空壳负责人史蒂夫休斯说，弗吉尼亚。“但有了 LOFTID，我们将以每小时近 18,000 英里或每秒 8 公里的速度进入。这大约是速度的三倍，但这意味着能量增加九倍。”

LOFTID 的热保护系统可以在如此多的能量中幸存下来。

LOFTID 被切断

LOFTID 再入飞行器由充气结构、灵活的热保护系统和包含电子设备、传感器、充气罐和降落伞的几个中心体部分组成。

学分：美国国家航空航天局

LOFTID 航空外壳由充气结构和灵活的热保护系统制成，由具有高温限制的先进材料制成。

热保护系统由四个元素组成。首先，外层织物是一种编织陶瓷，碳化硅，它被制成直径很小的纤维，可以捆绑并纺成纱线。原材料也是黑色的，使外壳的外部具有颜色。

“然后你可以用工业织布机将它织成人造布——与制造牛仔裤的机器相同，”休斯说。

在陶瓷外层下方是两种类型的柔性绝缘材料，可防止外部高温到达气体屏障——热保护系统的第四个组成部分——和充气结构。

充气结构是一个叠环组件。这些环由合成聚合物编织而成，按重量计算，其强度是钢的 10 倍——这使得组件足够柔韧，可以折叠发射，但也足够坚固，在充气时保持刚性，从而保持航空壳的形状。充气环或花环在堆叠时提供结构稳定性。

充气结构连接到一个刚性中心体，其中容纳了 LOFTID 的充气系统、大部分仪器、降落伞、数据记录器等。带子用于将充气结构固定和安装到刚性中心体上以分配负载。圆环涂有高温使用的硅胶粘合剂，使整个充气结构呈红色/橙色。

环面、带子、绝缘层的数量和隔热罩的整体尺寸都可以根据任务进行调整——这意味着这项技术可以用于未来的一系列任务，从在火星上登陆载人任务到返回大型来自近地轨道的航天组件。

处理前后

左图：在 LOFTID 充气系统测试期间，一堆测试环被充气。这些环由合成聚合物编织而成，按重量计算，其强度是钢的 10 倍。右图：被灵活的热保护系统覆盖的 LOFTID 航空外壳在美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心进行充气测试。

致谢：NASA（左）、NASA/David C. Bowman（右）

LOFTID 致力于纪念 ULA 高级项目经理Bernard Kutter，他于 2020 年 8 月去世，是 LOFTID 等可降低空间访问成本的技术的倡导者.

LOFTID 项目通过 NASA 的技术演示任务计划进行管理和资助，该计划是该机构空间技术任务理事会的一部分。该项目由位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心领导，与联合发射联盟合作，并得到美国宇航局硅谷艾姆斯研究中心、阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心和加利福尼亚爱德华兹阿姆斯特朗飞行研究中心的贡献。. 位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的 NASA 发射服务项目负责管理发射服务。

Kristyn Damadeo 美国宇航局兰利研究中心 最后更新时间：2022 年 10 月 26 日

编丨小馨

图丨网络

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