Dissertação

Analysis and Design Improvement of a Spacecraft Thermal Deflector EVALUATED

Esta tese foca o desenvolvimento de metodologias para implementar análises de elementos finitos estruturais e térmicas para caracterizar o comportamento de deflectores térmicos compósitos em sanduíche com núcleo de aglomerado de cortiça e peles compósitas, utilizando um software comercial. Para este fim, foram realizados ensaios experimentais em provetes representativos, havendo um foco no módulo de armazenamento e nos factores de amortecimento associados ao núcleo de cortiça e às peles de laminado de fibra de carbono. As propriedades estáticas foram determinadas utilizando um ensaio de flexão em três pontos para a amostra sanduíche. Para as propriedades dinâmicas, foi aplicado o algoritmo RFP às funções de resposta em frequência da análise modal para a identificação dos parâmetros modais. Uma metodologia de ajustamento do modelo constitutivo dos materiais foi testada utilizando software comercial. Para verificar as características operacionais do deflector, implementou-se uma análise térmica de elementos finitos para o problema de radiação/condução acoplado, utilizando um método de factor de vista em corpos cinzentos-difusos. Verificações analíticas foram efectuadas ao modelo de elementos finitos e estudos paramétricos foram utilizados para determinar alterações no design que reduzissem o fluxo de calor radiativo para o satélite. Foi proposta uma solução final: aplicar isolamento térmico multicamada na face do deflector virada para o satélite e revestimento térmico reflector na face virada para a tubeira. Nesta solução, todos os requisitos térmicos foram cumpridos, mantendo-se a temperatura da cortiça abaixo do máximo permitido. Conclui-se que este design apresenta um melhor isolamento térmico do que os típicos deflectores de titânio.
Deflector térmico para satélites, Modelo de elementos finitos, Aglomerados de cortiça, Método de factor de vista, Análise térmica

Novembro 27, 2015, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Miguel António Lopes de Matos Neves

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Daniel Ramos Ricardo

Active Space Technologies