BR0206401B1 - sistema de proteÇço tÉrmica para proteger uma superfÍcie sujeita À carga tÉrmica elevada. - Google Patents

Description

"SISTEMA DE PROTEÇÃO TÉRMICA PARA PROTEGER UMA SU-PERFÍCIE SUJEITA À CARGA TÉRMICA ELEVADA"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a materiais de pro-teção térmica (TPMs) para a indústria aeroespacial e maisparticularmente, a um material de compósito de carbono re-forçado que tem densidade de substrato variável antes da im-pregnação, que é impregnado com uma resina ablativa à basede silício, a qual é curada e fabricada para formar configu-rações estruturais que são úteis para montagem na superfícieexterior de uma estrutura a ser protegida pelo TPM e a méto-do para fabricação dos mesmos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Durante a reentrada na atmosfera, um veículo ésubmetido a condições térmicas extremas. À medida que o veí-culo contata a atmosfera em velocidades muito elevadas, for-ças friccionais liberam altos níveis de energia térmica quepodem elevar a temperatura a níveis que são destrutivos parao revestimento externo. A fim de proteger o veículo contraaltas temperaturas e cortante do vento, o revestimento ex-terno do veículo é tipicamente coberto com TPMs, que atuamcomo isoladores e são projetados para resistir a essas con-dições térmicas extremas.

Compósitos de carbono-carbono (C-C) são uma classede TPM que tem sido empregada sob essas condições com eficá-cia comprovada. 0 sucesso de um TPM específico requer que osistema tenha resistência mecânica suficiente em temperatu-ras elevadas, produza reações endotérmicas após decomposiçãoe tenha uma elevada emissividade de superfície.

Em sua forma mais simples, um compósito de carbo-no-carbono é fabricado pela combinação de fibras de carbonocom uma resina orgânica, normalmente uma resina fenólica ouepóxi com elevado rendimento de carbono e a matriz de resinae fibra de carbono resultante curada para obter uma estrutu-ra tridimensional como um ladrilho, lingote ou outro objeto.A matriz tem uma densidade, um volume vazio e um grau de re-sistência mecânica.

A matriz de resina e fibra de carbono é então sub-metida a um tratamento com temperatura elevada que decompõea matriz de resina em carbono puro, um processo denominadoqueimação ou carbonização. Carbonização muda o revestimentode resina de uma resina orgânica para carbono livre que re-veste as fibras de carbono e enche, parcialmente, os espaçosvazios da matriz com carbono livre. 0 TPM pode ser submeti-do a vários ciclos de carbonização, um processo conhecidocomo adensamento. O resultado de adensamento é a criação deum substrato mais rígido com um volume reduzido de espaçovazio. A superfície de carbonização do substrato tem umacapacidade estrutura de temperatura elevada, que é uma ca-racterística desejável.

Compósitos C-C convencionais são fabricados de talmodo para produzir uma estrutura altamente enchida e tornadarígida com um mínimo de porosidade. Há muitos modos paraque os materiais C-C sejam adensados incluindo infiltraçãocom pez de petróleo, impregnação com resina fenólica ou ou-tra resinas orgânicas, ou infiltração de vapor de carbono(CVI) utilizando hidrocarbonetos com baixo peso molecularcomo metano. Qualquer substância utilizada para adensamentodeve ter um alto rendimento de carbonização de carbono. Ci-clos repetidos de impregnação e carbonização são necessáriospara primeiramente infundir o material com os materiais decarbono e então aquecê-los a uma temperatura suficientementeelevada (genericamente acima de 500°C) para carbonizar omeio de infiltração e criar porosidade para ciclos de aden-samento adicionais. Uma faixa de densidade típica para umcompósito C-C com 5% de porosidade é aproximadamente 1,6 a1,8 g/cm3, dependendo dos meios de infiltração e das fibrasde carbono utilizadas no compósito.

O uso de TPMs de compósito C-C em veículos de re-entrada hipersônica em alta altitude, longa duração, apre-senta, contudo, algumas características que podem limitar,severamente, o desempenho da missão. Uma limitação princi-pal desses materiais é que eles estão sujeitos à oxidação emcondições térmicas extremas. A oxidação que esses TPMs ex-perimentam durante reentrada de longa duração pode resultarem grandes alterações em formato no revestimento aéreo doveículo. Alterações de formato que afetam adversamente aresistência mecânica e aerodinâmica do veículo são inaceitá-veis. Para compensar a perda de integridade estrutural oumecânica, que podem levar a alterações de formato, tipica-mente a espessura do material é aumentada. O aumento da es-pessura, contudo, aumenta de modo inaceitável o peso e volu-me do veículo, desse modo reduzindo a capacidade de cargacomercial e aumentando o custo.Embora a classe C-C de TPMs torne-os bons candida-tos para aplicações aeroespaciais devido a suas excelentespropriedades estruturais em temperatura elevada, alteraçõesde formato por oxidação podem ser ainda um problema. Paratratar disso, foram feitos esforços extensos em revestimen-tos resistentes à oxidação para compósitos C-C, contudo, comsucesso limitado. Os revestimentos desenvolvidos até a pre-sente data são restritos a níveis de temperatura generica-mente abaixo daqueles experimentados durante reentrada naatmosfera, ou em outras aplicações com temperatura elevada.Além disso, custos de revestimento e durabilidade (durabili-dade na forma de lidar com microrrachaduras, ocorrência defuros, impactos de partículas e dano de manipulação em ter-ra) são questões sérias quando se considera revestimentospara uso em TPMs de compósito C-C.

A tecnologia de ablação emprega vários mecanismospara controlar os altos níveis de energia térmica liberadadurante reentrada. Três desses são a vaporização e decompo-sição (pirólise) da resina e subsequente resfriamento detranspiração na camada de limite. Todos esses processos ab-sorvem calor. A produção de grandes quantidades de gás éuma medição capacidade de um sistema baseado em ablação, ab-sorver calor. A produção de gás também pode ser aumentadapela impregnação do substrato C-C com um material orgânicoespecificamente projetado para vaporizar e pirolisar apósexposição do sistema a cargas de calor elevadas. Os materi-ais utilizados nesses sistemas de transpiração passiva, co-nhecidos como refrigerantes, incluem materiais como resinasde polietileno ou epóxi, acrílico ou fenólica.

Sob um tal sistema, é criada no material uma zonade pirólise, onde a resina e quaisquer refrigerantes suple-mentares presentes são aquecidos a temperaturas onde os ma-teriais orgânicos se decompõem. O efeito é a absorção decalor e a criação de carbono adicional que pode permanecerna zona de pirólise e/ou ser depositado nas fibras de carbo-no e no volume vazio do substrato. Desse modo, o peso finaldo ablator de C-C e a capacidade de absorver calor, estãorelacionados diretamente à quantidade de resina disponívelno compósito C-C antes da reentrada.

Na superfície do ablator C-C, calor é irradiadonovamente devido às propriedades refrativas do substrato decarbono. Além disso, os gases produzidos na zona de piróli-se no interior do ablator C-C são liberados para a superfí-cie em uma temperatura relativamente fria em comparação comas condições na superfície. Esse efeito, conhecido comotranspiração de gás de pirólise, provê resfriamento na su-perfície do TPM. As desvantagens dos sistemas de transpira-ção passiva descritos na presente invenção, incluem a densi-dade total elevada do material e a pressão interna elevadacausada pelo súbito acúmulo de gases no material. Sistemasde ablação que podem criar e então liberar grandes volumesde gás apresentam, desse modo, uma maior capacidade de ab-sorver e dissipar o calor de reentrada.

A esse respeito, a estrutura do substrato C-C éimportante para a eficácia total do ablator. O volume vaziopode ser enchido com uma resina ou outro refrigerante a fimde proporcionar a matéria prima para a produção de gases.Além disso, métodos de construção do substrato podem permi-tir maiores vias de transpiração para liberação dos gases.Os sistemas que geram grandes volumes de gás durante um pe-ríodo de tempo relativamente curto também geram pressões in-ternas elevadas. Tal pressão causa rachadura interna nosubstrato (microrrachaduras) e também lascas na superfície.Esses efeitos são destrutivos para a integridade mecânica dosistema e podem levar à falha do sistema. Portanto, vias detranspiração aperfeiçoadas também protegem o sistema contraos efeitos dessa pressão interna.

A patente US 5.635.3 00 de Kostikov, e outros, des-creve um avanço no estado da técnica de ablatores de cerâmi-ca ou C-C através da introdução de resinas à base de silíciono substrato de C-C. Após decomposição e subsequente expo-sição a temperaturas muito elevadas na superfície a resinade silício reage com o substrato de carbono para formar umrevestimento de carbeto de silício (SiC) naquelas fibras queexperimentam as condições de temperatura elevada. A forma-ção de SiC é mais resistente à oxidação do que carbono, edesse modo atua para reforçar o substrato de carbono pelaformação de um esqueleto de SiC nas áreas de temperatura ex-trema. Quando condições prolongas de temperatura elevada ecortante de vento na superfície levam à perda de SiC, osubstrato de carbono recentemente exposto é submetido à rea-ção adicional para formar novo SiC, desse modo regenerando oesqueleto de proteção.

A camada de SiC que se forma sobre as fibras dosubstrato de carbono no interior do ablator tem um coefici-ente diferente de expansão térmica (CTE) em relação ao pró-prio carbono. 0 resultado é que quando o sistema é submeti-do a mudanças de temperatura, o revestimento de SiC no subs-trato de carbono forma microrrachaduras. Essas rachadurasformam passagens para a entrada de ar, que conduz à oxidaçãodo substrato de carbono, com perda resultante de resistênciae integridade do ablator.

Na patente de Kostikov, um substrato de carbono-Sic é criado pela obtenção de uma pré-forma de plástico-carbono composta de fibras de carbono e um aglutinante deresina de termoendurecimento e tratamento a calor para for-mar uma matriz de coque reforçada por fibras de carbono. Amatriz de coque é adensada por infiltração com carbono piro-lítico e tratamento a calor da pré-forma a 1900 até 2000graus C. De acordo com a presente invenção, canais de porosão formados após cristalização do carbono depositado na ma-triz. O adensamento é seguido por tratamento com silícioque forma um esqueleto de SiC nos espaços de poros do compó-sito. As fibras de carbono podem ter a forma de um tecidotrançado ou substrato trançado.

A patente US 5.672.389 de Tran, e outros, apresen-ta um ablator de cerâmica com baixa densidade que emprega umsubstrato de cerâmica fibroso o qual tem, antes da impregna-ção com uma matriz de resina, uma densidade de aproximada-mente 0,15 a 0,2 g/cm3. Tran inclui fibras de carbono emuma definição do termo cerâmica. O substrato de cerâmica éimpregnado com uma solução de baixa viscosidade que contémuma resina orgânica em um solvente. 0 meio de infiltraçãoem excesso é removido, seguido por remoção do solvente a vá-cuo, deixando fibras revestidas de resina e um substrato quetem uma densidade média de 0,15 a 0,4 g/cm3. Tran revela que o ablator resultante pode ter uma distribuição uniformede resina sobre as fibras de cerâmica ou uma distribuiçãonão uniforme. A distribuição não uniforme tem a vantagem deobter o grau necessário de ablação na superfície externa,enquanto sendo leve na superfície interna, onde temperaturas extremas não são experimentadas.

Além disso, nas condições de oxidação na superfí-cie, silício reage com oxigênio atmosférico para formar umrevestimento de óxido de silício (SiO2) , que se manifestacomo uma camada vítrea na superfície externa do ablator. Esse SiO2 mais mistura de SiC livre e carbono livre tem umaalta emissividade de superfície que melhora a capacidade domaterial de irradiar calor da superfície devido à convecçãoe nova irradiação do substrato de carbono.

A patente US 5.965.266 de Goujard, e outros apre- senta um TPM de compósito carbono-Sic (C-SiC) que tem um me-canismo de auto-conserto para reparo no local da matriz deC-SiC. A matriz é tratada a calor para formar SiC e carbetode boro (BC) sobre a matriz de C-SiC. A camada de SiC me-lhora a resistência mecânica do sistema. Contudo, devido à diferença em CTE, a matriz experimenta rachadura destrutivaquando exposta a mudanças de temperatura experimentadas du-rante reentrada. Essas rachadüras criam vias que permitementrada de ar, o que causa oxidação da matriz de C-SiC, des-se modo enfraquecendo mecanicamente a estrutura do TPM.

A invenção de Goujard prove boro e silício livredisponíveis como precursores de vidro, os quais reagem com ocarbono exposto sob as temperaturas elevadas e condições deoxidação de reentrada. Os precursores de vidro para formaruma camada de vidro de auto-conserto nas rachaduras, fechan-do a via para oxidação interna do substrato.

Além da resistência e densidade de um sistema deablação, o modo no qual o material é montado sobre o reves-timento aéreo e a incorporação de camadas adicionais de iso-lamento contribuiu também para o sucesso do RPM. A patenteUS no. 3.152.54 8 de Schwartz revela um sistema pelo que umasérie de arames enrolados são fixados ao revestimento aéreoe o TPM cerâmico é montado sobre as bobinas de metal, dessemodo criando um espaço entre o revestimento aéreo e o TPMcerâmico. Esse espaço é enchido com um material isolantetérmico, maleável, desse modo proporcionando proteção de i-solamento adicionada ao revestimento aéreo. A patente reve-la que o uso de arame enrolado compensa as diferenças em ex-pansão térmica entre o revestimento aéreo de metal e o iso-lador cerâmico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Portanto, é um objetivo principal da invenção for-necer um material de proteção térmica (TPM) que é um ablatorde carbono-carbono (C-C) e o qual é de custo relativamentebaixo, baixa densidade, alta resistência mecânica e que ofe-rece alto grau de proteção contra oxidação. A presente in-venção permite que o TPM seja fabricado em um modo no qualas variáveis de resistência, peso e absorção de calor podemvariar através da espessura ou do comprimento do TPM de modoa obter um equilíbrio ideal dessas variáveis com o mais bai-xo custo obtenível. O ablator de C-C da presente invençãotambém provê uma estrutura com passagens, que permitem taxasaperfeiçoadas de transpiração de gases produzidos. 0 TPMablativo de C-C da presente invenção também inclui métodosde construção que permitem configurações novas e úteis doTPM ablativo de C-C de modo que o material de isolamentopossa ser incorporado entre o TPM e o revestimento aéreo doveículo.

0 substrato de C-C da presente invenção é um obje-to tridimensional que pode ser trançado ou não trançado. Adensidade das fibras aumenta através da espessura do TPM,desse modo aumentando a resistência do substrato naquela di-reção. A densidade de fibra pode variar variando-se o méto-do de tecedura ou o tipo de tecido utilizado (isto é, teci-dos trançado, não trançado, entrelaçado ou entrançado). A-lém disso, a invenção pode incluir costura do tecido, o queaumenta a interconexão das fibras através da espessura daestrutura (a direção ζ). A costura também serve para aumen-tar a porosidade na direção z, desse modo proporcionando vi-as aperfeiçoadas para a transpiração de gases de ablaçãoproduzidos sob condições de temperatura elevada, como duran-te reentrada. Métodos de tecedura aperfeiçoados os quaispodem criar estruturas tridimensionais podem ser também em-pregados para variar a densidade da fibra na direção ζ e au-mentar as taxas de transpiração do ablator.O ablator C-C da presente invenção é impregnadocom uma resina orgânica que tem um alto rendimento de carbo-no, e a matriz resultante é curada. 0 substrato revestidoresultante é submetido a um ou mais ciclos de carbonizaçãopara adensar o substrato. Após os ciclos de carbonização, osistema é tratado com uma resina ablativa à base de silícioe curado.

Inerente nessa invenção é o uso de uma resina a-blativa à base de silício. Resina à base de silício é dis-ponível abaixo da superfície do compósito e quando aquecida,flui para a superfície para reagir com carbono a fim de pro-duzir SiC. Desse modo, enquanto a resina ablativa sirva co-mo um refrigerante para o sistema, as reações químicas queocorrem em temperaturas elevadas no ablator também servempara fornecer resistência mecânica ao substrato de C-C pelacriação de um revestimento de SiC resistente à oxidação.

Durante reentrada, as temperaturas elevadas sãosuficientes para oxidar o substrato de carbono. Isto leva àrecessão da superfície do ablator, resultando em perda deresistência mecânica e, consequentemente, alterações no for-mato da superfície do veículo. Essas alterações no formatopodem afetar negativamente a aerodinâmica do veículo, o queé inaceitável. A temperatura elevada do sistema durante re-entrada cria SiC de uma reação do silício com o carbono dosubstrato. Durante reentrada, então, parte da camada decarbonização é oxidada. À medida que isso ocorre, carbono ésubstituído por SiC, o que provê um revestimento de proteçãoque resiste à oxidação. Além disso, à medida que recessãoprossegue na superfície do ablator, o substrato de carbonoexposto reage adicionalmente com o silício para formar umacamada de carbeto de silício na área afetada.

Além disso, em temperaturas elevadas, o silícionos gases produzidos pela pirólise da resina reagem com ooxigênio na atmosfera na superfície do ablator para produzirdióxido de silício (SiO2) , juntamente com uma mistura decarbono livre e SiC. Essa mistura pode ser altamente trans-missiva. Com oxidação adicional, a concentração de Si02 au-menta na superfície, fornecendo proteção contra oxidação aocarbono e SiC da subsuperfície.

Outro aspecto da presente invenção é que a forma-ção de SiC não ocorre até que o sistema seja submetido atemperaturas elevadas de reentrada. Essa característica decriar a matriz de SiC no local evita os efeitos destrutivosde microrrachaduras que ocorre quando um substrato C-C e ma-triz SiC é submetido a mudanças de temperatura elevadas e/outensões mecânicas.

Foi desenvolvida uma abordagem exclusiva para for-mar um compósito C-C de baixo custo com um método no localpara provisão de proteção durável contra oxidação. Não ape-nas essa abordagem é de custo inferior, mas oferece resis-tência aperfeiçoada à ablação em comparação com os compósi-tos C-C convencionais utilizados até a presente data. Um C-C com densidade inferior (1,3 a 1,5 g/cm3) é utilizado. Is-to resulta em economia significativa de custo devido a umnúmero menor de ciclos de adensamento, necessário. Esse ma-terial é infiltrado com uma resina ablativa à base de silí-cio (como um RTV, fabricado pela General Electric Corp.) u-tilizando um processo de moldagem por transferência de resi-na (RTM).

O processo RTM envolve a evacuação da amostra dear em um molde fechado e impregnando de pressão a amostracom RTV para encher os poros disponíveis do substrato. Umavez que a invenção requer que materiais RTV sejam armazena-dos no substrato, para serem disponíveis para proteção du-rante aquecimento em reentrada, as provisões para essa áreade armazenagem são fornecidas na forma de volume vazio au-mentado. Além disso, o substrato de C-C deve ser projetadoe fabricado de modo que esse volume de armazenagem e distri-buição seja previsível. Isto é importante para controlar aquantidade de RTV uma vez que RTV em demasia pode criarpressão de gás interna elevada durante exposição à tempera-tura elevada. Uma quantidade não suficiente de RTV resultaem perda dos efeitos de proteção do sistema ablativo durantea fase de reentrada de vôo.

Outras modalidades da invenção incluem um substra-to de C-C que é criado por um processo de tecedura tridimen-sional conhecido como entrelaçamento de encadeamento de mul-ticamadas. Esse método de tecedura pode ser utilizado paraproduzir um substrato de fibras de carbono tridimensionalcom a gradação desejada em densidade de fibras em uma dire-ção. O objeto trançado tridimensional tem grande resistên-cia na direção z e evita os problemas experimentados com te-cidos bidimensionais que podem ter menos integridade e in-terconexão através das camadas da composição.Entrelaçamento de encadeamento de multicamadas éuma técnica que permite uma trança tridimensional interco-nectada a qual pode ser formada em uma forma tridimensional.A técnica pode obter uma estrutura 3-D com variação em den-sidade de fibras na direção ζ. 0 substrato 3-D resultantetem resistência aumentada na direção-ζ e permite vias aper-feiçoadas para transpiração de gás na direção-ζ. 0 substra-to resultante pode ser costurado para vias de transpiração einterconexão adicionais. Entrelaçamento de encadeamento demulticamadas é descrito em um artigo intitulado 3-D BraidedComposites, Design and Applications, Brookstein, D. (AlbanyInternational Research Co., Sixth European Conference onComposite Materials, setembro de 1993), cuja revelação é a-qui incorporada como referência.Uma vantagem adicional da presente invenção, nãoobtenível por nenhuma composição no estado da técnica, é acapacidade de controlar não apenas a densidade versus a re-sistência do substrato, como também a quantidade de resinaablativa disponível para ser pirolisada e portanto disponí-vel como refrigerante. A presente invenção tem densidade evolume vazio variáveis através da espessura do TPM. As á-reas com volume vazio mais elevado contêm maiores quantida-des de RTV disponíveis para ablação durante reentrada. Por-tanto, a capacidade de resfriamento do TPM varia dependendoda densidade do substrato de C-C. As camadas externas podemconter um volume mais elevado de refrigerante, enquanto ascamadas interiores podem exibir uma resistência mecânicamais elevada.A fim de fornecer sistemas de materiais que aten-dam as exigências acima em relação à porosidade e evoluçãoespontânea de gás, várias técnicas de fabricação candidatasestão disponíveis. Essas incluem uma estrutura entrelaçada,trançada aberta, uma vez que os laços inerentes ao processode entrelaçar fornece cavidades naturais de porosidade dis-poníveis para armazenagem de RTV. Outro conceito é uma es-trutura trançada com espaços intencionais entre fios adja-centes para criar o volume necessário para armazenagem deRTV. Outro conceito é uma estrutura trançada de multicama-das utilizando uma máquina de tecedura do tipo Jacquard. Aarquitetura de tecedura em tal estrutura pode ser facilmentemoldada para fornecer volume para armazenagem de RTV. Outroconceito que oferece a opção de custo mais baixo é uma pré- forma não trançada. Tal pré-forma pode ser fabricada comorientação pré-formada em uma construção em camadas. Alémdisso, esse conceito bem como os outros conceitos menciona-dos podem se beneficiar de um processo de costura para inte-gridade estrutural adicionada.

Há diversas maneiras para incorporar vias de evo-lução espontânea de gás para a estrutura. Uma maneira écosturar a pré-forma antes do processo de adensamento de C-C. Esse processo perfura a face da pré-forma trançada em umgrade ou padrão regular ou moldado. Esse processo de costu- ra faz com que uma percentagem das fibras sendo perfuradasse alinhem ao longo da direção de costura, criando um compo-nente de fibra de espessura direta. Isto não apenas produzvias pelas quais os gases migram para fora do componente,como o reforço de espessura direta adicionado aumenta aspropriedades mecânicas interlaminares.

Outro mecanismo para fornecer vias de gás de es-pessura direta é a formação em T. Formação em T é um métodopelo qual as fibras são inseridas diretamente na pré-forma.Formação em T é revelada na patente US no. 6.103.337 cedidaa Albany International Corp., Techniweave Division, intitu-lado, Fiber Reinforced Structures and Method of Making same,cuja revelação é incorporada aqui como referência. Com essemétodo, o espaçamento de formação em T, profundidade de pe-netração e orientação podem ser controlados. A formação emT também pode ser um método selecionado para fixar mecanica-mente a camada de proteção externa aos elementos de suportea fim de produzir componentes estruturais tridimensionais.

Pelo emprego de formação em T, os conceitos de ma-teriais descritos podem ser moldados às exigências de apli-cação específicas. 0 TPM pode ser fabricado em configura-ções que são estruturalmente capazes de resistir a cargasestruturais termicamente induzidas e as cargas aerodinâmicasde reentrada e manobra. 0 sistema de material pode ser pro-jetado para transferir, de modo eficaz, as cargas enquantonão atua como uma trajetória de calor do revestimento aéreo.

Outro aperfeiçoamento da presente invenção envolveos métodos aperfeiçoados de fixar material de isolamento en-tre o ablator e o revestimento externo do veículo. 0 abla-tor, sendo feito de um substrato de fibra de carbono, podeser formado em configurações vantajosas. Essas caracterís-ticas estruturais podem assumir a forma de nervuras e refor-ços no formato em T, colméias de C-C, nervuras integralmentetrançadas, C-C corrugado e outras formas vantajosas. 0 es-paço produzido pela instalação do ablator na forma de umaconfiguração corrugada, unida em T ou similar é enchido comum material isolado para acrescentar proteção contra calor,adicional, ao sistema.

Outra modalidade da presente invenção é fabricarum material de fita de tecido de carbono com o RTV que con-tém silício impregnado na superfície do tecido. Esse mate-rial pode ser então laminado utilizando calor e pressão paraformar um componente reforçado com fibras, estrutural, com oesquema de proteção de silício já no lugar. Esse é um pro-cesso que não exigiria processamento de C-C.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Pela presente invenção seus objetivos e vantagensserão realizados, cuja descrição deve ser tomada em combina-ção com os desenhos, onde:

A Figura 1 é uma vista em seção transversal de umaestrutura de fibras de carbono composta de várias camadastrançadas que são laminadas juntas;

A Figura 2 é uma vista em seção transversal de umaestrutura composta de várias camadas de coberta de fibras decarbono e várias camadas de tecido de fibras de carbonotrançadas, as referidas camadas sendo laminadas juntas;

A Figura 3 é uma vista em seção transversal da es-trutura da Figura 2, que foi costurada para aumentar a comu-nicação das camadas através de sua espessura;

A Figura 4 é uma vista esquemática do processo decostura e efeito do processo de costura;

A Figura 5 mostra um substrato de fibras de carbo-no tridimensional que mostra os espaços vazios entre as fi-bras ;

A Figura 6 é uma ilustração esguemática do proces-so de moldagem por transferência de resina (RTM);

A Figura 7 é uma vista esquemática dos vários mé-todos de formação em T, possíveis;

A Figura 8 ilustra os processos RTM e de formaçãoem T, combinados;

A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma moda-lidade da invenção mostrando uma configuração que integra oablator de compósito de C-C e material de isolamento; e

A Figura 10 é uma vista esquemática de várias con-figurações possíveis de TPM e isolamento integrados.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO:

SUBSTRATO COM DENSIDADE VARIÁVEL

Voltando agora mais particularmente aos desenhos,a Figura 1 mostra um substrato de fibras trançadas que con-siste em várias camadas de tecido trançado as quais são la-minadas para formar uma estrutura. As camadas de tecido,2a, b, c a 2n, da estrutura são de densidade variável aumen-tando da camada 2a até 2n. A densidade de uma camada indi-vidual 2 pode variar pela mudança do tipo de tecedura, aper-to da tecedura, etc. O efeito é que a densidade geral daestrutura aumenta em uma direção indicada por t. A composi-ção resultante é um objeto tridimensional composto de fibrastrançadas, tendo densidade graduada em uma direção, t. Ostipos de fibra que podem ser empregados na fabricação dosubstrato da presente invenção incluem carbono, PAN, grafi-te, carbeto de silício ou fibras de cerâmica.

Na superfície exterior do substrato trançado daFigura 1 (isto é, camada 2a, t = 0) a estrutura tem uma den-sidade relativamente baixa e volume vazio relativo elevado,indicando que há menos fibras por área unitária em relação àestrutura total. Alternativamente, a superfície interior dosubstrato da Figura 1 (isto é, camada 2n, t = t') tem umadensidade relativa mais elevada e um volume vazio mais baixoindicando que há mais fibras por área unitária em relação aestrutura global. O efeito dessa composição é que as cama-das internas, que incluem camadas 2n-l e 2n, serão de resis-tência mais elevada de modo que quando o sistema é aquecidoa temperaturas elevadas, o sistema manterá seu formato e in-tegridade mecânica. Ao mesmo tempo, as camadas externas,que incluem camadas 2a, b, c, contêm grandes volumes vazioscheios de resina ablativa de silício (como resinas RTV dis-poníveis da General Electric Corp., por exemplo) que efetua- rão absorção de calor através de processos de ablação de va-porização, pirólise, sopro de gás superficial. 0 processode ablação é desse modo concentrado nas camadas externas doTPM. As resinas que são apropriadas incluem, mas não se li-mitam a, RTV-Il, 12, 31 ou 615, todas da General Electric Corp.

Além de ter uma elevada capacidade para conter umgrande volume de resina ablativa, as camadas externas tambémfornecem vias de transpiração aperfeiçoadas, que permitemque os grandes volumes de gás produzido, escapem. 0 altovolume de gás transpirado provê capacidade aumentada de ab-sorção de calor na superfície do TPM, enquanto alivia apressão interna do gás desprendido, o que minimiza a tensãomecânica e dano ao substrato de TPM.

As figuras 2 e 3 ilustram estruturas alternativasque são incluídas na invenção. A Figura 2 mostra um subs-trato de fibras trançadas e não trançadas, combinado queconsiste em várias camadas de tecido, as quais são laminadasjuntas para formar uma estrutura. As camadas de tecido 2a,b, c, até η do substrato são de densidade variável aumentan-do da camada 2a até 2n. As camadas exteriores, que incluemcamadas 2a, b, c consistem em um material de coberta de fi-bras não trançadas que tem uma densidade relativamente baixae volume vazio relativamente elevado. As camadas interio-res, que incluem as camadas até e incluindo a camada 2n, sãode densidade relativamente mais elevada e volume vazio infe-rior. Como na modalidade acima da Figura 1, as camadas in-ternas são projetadas para manter a resistência, enquanto ascamadas externas são projetadas para desempenhar as funçõesde absorção de calor inerentes em TPMs ablativos.

A Figura 3 ilustra o substrato de fibras da Figura2, que foi adicionalmente tratado por costura. As camadasde coberta de fibras artificiais, as camadas exteriores (ca-madas 2a, b, c) são costuradas juntas e às camadas de tecidode fibras trançadas no interior (camadas 2n-l, 2n) do subs-trato. Costura tem dois efeitos vantajosos para TPM. Emprimeiro lugar, as fibras de uma camada são reorientadas pa-ra a direção de plano transversal, a direção z, desse modoaumentando a resistência da estrutura na direção de planotransversal. Esta resistência adicionada na direção de pla-no transversal melhora a integridade do TPM durante as con-dições extremas de temperatura e cortante de vento, como du-rante reentrada. Em segundo lugar, costura serve para au-mentar a porosidade da estrutura na direção z, uma caracte-rística gue é vantajosa para o processo ablativo porque per-mite liberação e transpiração aumentadas dos gases produzi-dos pelo ablator durante reentrada.

A Figura 4 ilustra como costura aumenta a interco-nexão das camadas por conduzir as fibras individuais 10 a-través e entre o plano das camadas de tecido. As agulhas 6estão contidas em uma placa de agulhas 12, que contém umapluralidade de agulhas individuais. À medida que as váriascamadas que compreendem o substrato são passadas entre aplaca de extração 16 e placa de leito 14, as agulhas são em-purradas através das camadas. As agulhas têm pontas 8 quepegam as fibras individuais 10 e as forçam na direção doplano transversal, a direção z, desse modo reorientando asfibras através do plano. Quando a agulha é retirada, a fi-bra é deixada na direção z, e uma perfuração no tecido apro-ximadamente do tamanho da agulha permanece naquela direção.

O efeito de costura, como dito acima, é o de au-mentar a resistência das camadas laminadas na direção z, is-to é enter as camadas, desse modo propiciando integridadeadicionada ao substrato tridimensional. Além disso, os fu-ros resultantes se tornam vias para a liberação de gases nadireção z. Isto aumenta a eficácia do processo de ablaçãodo TPiM.

A Figura 5 é um substrato de fibras de carbono si-milar àquele ilustrado na Figura 1 e mostra as fibras tran-çadas 2, que se estendem nas direções planares (x e y) . Osespaços de poros 4, são destacados e aparecem como áreasmais claras. O tamanho relativo dos espaços de poros cor-responde à quantidade de volume vazio no substrato que, porsua vez, é uma medição da quantidade de resina ablativa queo substrato pode conter. Quanto maior a quantidade de resi-na que o substrato contém, maior a quantidade de gás que aresina pode produzir, o que por sua vez provê maior resfria-mento para o ablator.

À medida que a temperatura do TPM se elevada acimado ponto onde ocorrem vaporização e pirólise, a resina que está contida no substrato vaporiza e cria pressão internaque deve ser liberada. Vias de transpiração são essenciaispara aliviar essa pressão interna destrutiva. Além disso, ogás deve ser liberado para a superfície uniformemente de mo-do que os efeitos de resfriamento do gás são bem distribuí -dos através da superfície. As vias que existem no substratopara liberar gás, que é aumentado pelos efeitos de costura,são portanto aspectos importantes da invenção.

Outra modalidade da presente invenção é o de fa-bricar um material de fita de tecido de carbono com o RTVque contém silício impregnado na superfície do tecido. Essematerial pode ser então laminado utilizando calor e pressãopara formar um componente reforçado com fibra estrutural como esquema de proteção de silício já no lugar. Esse é umprocesso que não exigiria processamento de C-C (isto é, car-bonização e adensamento).

Outra modalidade é fabricada utilizando uma técni-ca de tecedura trançada tridimensional conhecida como entre- laçamento de encadeamento de multicamadas. As vantagensdesse método são que as fibras são orientadas não apenas nasdireções planares x, y de uma tecedura bidimensional, comotambém em uma direção ζ que serve para fornecer a estruturamaior interconexão e resistência mecânica na direção z. Va- riações em volume vazio e densidade podem ser obtidas atra-vés da espessura, t, do substrato por esse método a um grausimilar à modalidade ilustrada na Figura 1, acima.

Embora a técnica de entrelaçamento de encadeamentode multicamadas produza uma estrutura com resistência e in- tegridade aperfeiçoadas na direção z, também provê trajetó-rias de fluxo mais uniformes para a liberação e transpiraçãodos gases produzidos no processo de ablação durante reentra-da. A capacidade aperfeiçoada de liberar gases é uma vanta-gem dessa modalidade tridimensionalmente trançada da inven- ção. A capacidade da estrutura liberar e transpirar gasestambém pode ser aumentada por costura adicional da estruturana direção z. Para essa finalidade, a estrutura também podeser costurada.

IMPREGNAÇÃO, CARBONIZAÇÃO E ADENSAMENTO DOSUBSTRATO

De acordo com a modalidade preferida da invenção,o substrato de fibras de carbono é preparado como acima eimpregnado com uma solução de uma resina de epóxi ou fenóli-ca que tem um alto rendimento de carbono e baixo valor decinzas. 0 processo de impregnação empregado é conhecido comoo processo de moldagem por transferência de resina (RTM).

Há vários preparados de resina que podem ser uti-lizados na fabricação de compósitos de C-C. Todos têm emcomum um alto rendimento de carbono. Esses incluem resinafenólica SC1008 fabricada por Monsanto. Além disso, comomencionado na patente US 5.53 6.562 há o material baseado emepóxi Novolak disponível junto à Dow Chemical, e outros.

Esse processo, ilustrado na Figura 6, envolve to-mar um substrato C-C virgem ou parcialmente adensado e colo-cá-lo em uma ferramenta de RTM (ou molde) 22 e evacuar osistema de ar pelo uso de uma bomba a vácuo 24 . Um prepara-do de resina como SC1008 ou Novolak, como mencionado acima,é colocado em um recipiente de alimentação 20. Solventes,como tolueno, podem ser necessários com certas resinas sele-cionadas para obter uma viscosidade desejável.

A pressão é então elevada no recipiente de alimen-tação 20, para 0,480 MPa (+/- 0,204 MPa) desse modo impreg-nando por pressão o substrato C-C com resina em um modo queassegura total infiltração da resina através de todos os es-paços vazios do substrato. A pressão é mantida além da vidade trabalho da resina.

Após impregnação, solução de resina em excesso édeixada drenar. A cura é realizada em condições ambiente ouem temperaturas moderadas, dependendo das recomendações dofabricantes para uma resina específica. A parte é então re-movida do molde 22 e pode ser adicionalmente curada a 150ºCou em temperatura ambiente por um período de tempo razoável.

Após remoção do solvente e cura, as fibras de car-bono do substrato são deixadas com um revestimento uniformede resina. O revestimento de resina forma uma matriz de re-sina/carbono por todo o substrato de fibra de carbono.

O substrato é então tratado a calor até uma tempe-ratura acima de 5000C por um período de 2 a 24 horas, talperíodo de tempo sendo suficiente para decompor a matriz deresina em carbono puro. Esse processo de carbonização re-sulta em um substrato de fibras de carbono enrijecido que éreforçado por uma matriz de carbono. O material resultanteé conhecido como um substrato de carbono-carbono (C-C). Ociclo de carbonização pode ser repetido para obter uma den-sidade média do substrato de C-C de 1,1 a 1,5 g/cm3. Contu-do, a densidade do substrato antes da impregnação final como RTV, será maior nas camadas interiores do que nas camadasexteriores do substrato de C-C.

O substrato de C-C enrijecido é caracterizado porresistência e densidade aumentadas em comparação com o subs-trato de fibras de carbono não carbonizadas. O ciclo decarbonização pode ser repetido para obter as característicasdesejadas de resistência, densidade e espaço vazio. Além deresistência, a camada exterior de carbonização é uma carac-terística de superfície altamente refratária de um materialisolador. A modalidade preferida emprega dois ciclos decarbonização antes da impregnação com RTV.

Após carbonização, o substrato de C-C é impregna-do, utilizando o processo de RTM, com uma resina ablativabaseada em silício. A resina ablativa tem silício como umde seus principais elementos. 0 substrato de C-C é impreg-nado utilizando o processo de RTM, a resina em excesso édrenada e o substrato impregnado é curado para formar umamatriz de resina que enche os espaços vazios do substrato deC-C até 99%. Resinas ablativas baseadas em silício adequa-das para uso incluem várias das resinas do tipo RTV disponí-veis junto á General Electric e/ou outros fabricantes. Aoselecionar uma resina ablativa à base de silício alternativa osilício não terá preferivelmente a forma de dióxido de silício.

As resinas de RTV podem incluir RTV-Il, 12, 31 e615, todas da General Electric Corp. As viscosidades dessasresinas variam de 1.500 a 25.000 cps. Com as resinas de RTVcom viscosidade mais elevada, elas podem ser diluídas comtolueno para reduzir a viscosidade a um nível onde o proces-so de RTM funcionará de forma eficaz. Tempos de cura variamde 2 horas a 7 dias; e temperaturas de cura variam de ambi-ente a 150°C. Densidades dessas resinas variam de 1,00g/cm3 a 1,42 g/cm3.

Outra modalidade da invenção não utiliza a impreg-nação de resina inicial e ciclos de carbonização antes daimpregnação com a resina RTV baseada em silício. Ao invés,o substrato de fibras de carbono é impregnado de RTM com aresina ablativa de silício e curada resultando em um subs-trato de fibras de carbono que é enrijecido pela aplicação ecura da resina ablativa de silício. Contudo, para todas asmodalidades, a resina de RTV é curada porém não carbonizada,de modo que não haja produção de SiC ou SiO2 antes da expo-sição a cargas elevadas de calor, de reentrada.

TÉCNICAS DE FORMAÇÃO EM T E MONTAGEM DE ISOLAMENTO

Os ablatores de compósito de C-C da presente in-venção podem ser empregados na fabricação de configuraçõesestruturais novas e úteis. Os compósitos de proteção, levese fortes da presente invenção podem ser fabricados de talmodo e configuração para fornecer métodos aperfeiçoados a fimde incorporar materiais de isolamento à face posterior do TPM.

A Figura 7 ilustra quatro métodos de formação em Tque podem ser utilizados para obter configurações diferen-tes. Em cada ilustração, fibras de carbono individuais, 26,são inseridas através da superfície de fibras de carbono dosubstrato 30, e para dentro da borda estreita do elemento desuporte 28. O resultado é uma pré-forma de compósito decarbono não impregnada, 32, que pode ter o formato de umajunta-T 32 (Figura 8), uma viga-I 38 ou uma pré-forma corru-gada 36. O resultado de formação em T é a criação de umaestrutura de pré-forma reforçada onde as fibras de reforço26 são impregnadas com resina e tornam-se parte da estruturaenrijecida final. Além disso, a inserção de fibras 26 criavias para a liberação e transpiração de gás produzido duran-te ablação.

A fabricação das diversas configurações de pré-forma pode ocorrer em diferentes estágios de produção doTPM. Por exemplo, duas estruturas de fibras de carbono po-dem ser unidas em uma configuração de forma-T antes da im-pregnação inicial e carbonização. Isto resulta em uma es-trutura que é uniformemente enrijecida e carbonizada.A Figura 8 mostra o método de formação em T emcombinação com o processo de impregnação de RTM. Uma pré-forma reforçada é criada por laminação das camadas de teci-dos de fibras trançadas e/ou não trançadas (ou tecedura 3-Dde um substrato de fibras) para produzir partes de dois com-ponentes - um substrato principal 30 e um elemento de supor-te 28. O elemento de suporte 2 8 é colocado na ferramenta deRTP 22 e o elemento principal 30 colocado sobre o elementode suporte 28. O elemento principal 30 é conectado ao ele-mento de suporte 28 por inserção de fibras individuais 26 dematerial similar ao substrato utilizando uma ferramenta decostura 36. Os pontos são inseridos em uma direção que éparalela à direção das fibras no elemento de suporte 28. Co-mo pode ser visto na Figura 7, os pontos 2 6 podem ser orien-tados também em um ângulo em relação ao elemento de suporte.

Após os dois elementos 28, 3 0 serem conectados porfibras individuais 26, a ferramenta de RTM 22 é vedada e e-vacuada de ar por aplicação de vácuo no sistema. A soluçãode resina é então alimentada para dentro da ferramenta deRTM a partir do reservatório de resina 20 sob pressão (apro-ximadamente 0,480 MPa, +/- 0,204 MPa).

A Figura 9 mostra a modalidade preferida onde oablator de compósito de C-C é incorporado com tecnologia deformação em T para produzir uma estrutura de TPM que incor-pora isolamento e suportes inclinados os quais são então fi-xados ao revestimento aéreo do veículo.

A modalidade preferida da presente invenção empre-ga o método de formação em T para fixar elementos de suporte38 que consiste em uma série de ângulos aproximadamente re-tos de tal modo que o canto do ângulo está disposto contra aface posterior do TPM 30, formando dois elementos de suporteque se projetam da face posterior do TPM para a superfíciedo revestimento aéreo em um ângulo de aproximadamente 45graus em relação à face posterior. Os elementos de suporterepetem em um modo similar a uma estrutura corrugada, de mo-do que o ponto onde dois elementos de suporte adjacentes seencontram no revestimento aéreo forma um ângulo reto aproxi- mado, que está voltado para a face posterior do TPM. Mate-rial de isolamento é fixado na face posterior do TPM e noselementos de suporte a fim de fornecer proteção térmica adi-cional ao veículo.

Outras modalidades são mostradas na Figura 10, on- de o elemento de suporte 28 é fixado no revestimento aéreo40, e o espaço criado sob o mesmo é enchido com um materialde isolamento 34. 0 material de isolado pode ser dos se-guintes materiais: Aerogel por Southern Research Inst.; Fi-berfoam por Fiber Materials, Inc., ou outro material de iso- lamento adequado conhecido no estado da técnica.

Os ablatores de compósito de C-C da presente in-venção fornecem resistência aumentada e resistência a oxida-ção em um peso e custo inferiores em comparação com outrosablatores de C-C disponíveis no estado da técnica. As ca- racterísticas da invenção incluem densidade e resistênciavariáveis, juntamente com o volume vazio e capacidade aumen-tados, para conter resinas ablativas e a capacidade aperfei-çoada de liberar os gases produzidos pelas resinas ablativasdurante reentrada. Além disso, o sistema tira proveito dosmecanismos de reforço, proteção e reparo de um sistema deablação de silício e carbono-carbono, que atua para reduziros efeitos destrutivos de oxidação e calor elevado.

Embora modalidades preferidas tenham sido revela-das e descritas em detalhes aqui, seu âmbito não deve serlimitado desse modo, ao invés seu âmbito deve ser determina-do por aquele de suas reivindicações apensas.

Claims (22)

1. Sistema de proteção térmica para proteger umasuperfície sujeita à carga térmica elevada, CARACTERIZADOpor compreender:um substrato de fibras tendo um lado externo e umlado interno oposto em que o referido lado externo está vol-tado para longe da superfície, e em que o referido lado in-terno está voltado para a superfície; em que o referidosubstrato tem uma densidade variável de fibras com a referi-da densidade de fibras aumentando em uma direção indo do la-do externo para o lado interno, em que o substrato de fibrasé um compósito de C-C ablator que possui um substrato rígidode fibra de carbono reforçado por uma matriz de carbono comresina ablativa à base de silício.

2. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidasfibras são feitas de carbono, grafite, carbureto de silícioou cerâmica.

3. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde tecido trançado.

4. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde tecidos não trançados.

5. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde uma combinação de tecidos não trançados e trançados.

6. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é formado por processo de tecedura tri-dimensional .

7. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é laminado junto.

8. Sistema de proteção térmica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelofato de que o referido substrato de fibras é costurado emuma direção vertical, a referida direção sendo do lado ex-terno para o lado interno ou vice versa.

9. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras tem um lado interno e um lado externo oqual é disposto oposto ao lado interno, e o referido subs-trato de fibras é unido a um elemento de suporte composto defibras, em que o referido elemento de suporte tem um primei-ro lado, e um segundo lado o qual é disposto oposto ao pri-meiro lado, em que as fibras do referido elemento de suportesão orientadas em uma direção a qual é paralela aos primeiroe segundo lados, em que o referido elemento de suporte en-costa no lado interno do substrato e os primeiro e segundolados do elemento de suporte são dispostos em um ângulo en-tre 0° e 180° em relação ao substrato, o referido elementode suporte sendo unido ao substrato pela inserção de fibrasde reforço individuais, as referidas fibras de reforço sendoinseridas primeiramente através do lado externo do substra-to, a seguir saindo do substrato através do lado interno,então para dentro do elemento de suporte.

10. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o refe-rido substrato é impregnado com uma resina orgânica, a refe-rida resina sendo de alto rendimento de carbono, e carboni-zada pelo menos uma vez para obter conversão de resina emcarbono.

11. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referidaresina é uma resina tipo RTV.

12. Sistema de proteção térmica para proteger umasuperfície sujeita à carga térmica elevada, CARACTERIZADOpor compreender:um substrato de fibras tendo um lado externo e umlado oposto em que o referido lado externo está voltado pa-ra longe da superfície, em que o referido lado interno estávoltado para a superfície e em que o referido substrato écosturado em uma direção perpendicular ao plano dos ladosinterno e externo, em que o substrato de fibras é um compó-sito de C-C ablator que possui um substrato rígido de fibrade carbono reforçado por uma matriz de carbono com resinaablativa à base de silício.

13. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que as referi-das fibras são feitas de carbono, grafite, carbureto de si-lício ou cerâmica.

14. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde tecido trançado.

15. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde tecidos não trançados.

16. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é composto de uma pluralidade de camadasde uma combinação de tecidos não trançados e trançados.

17. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é formado por processo de tecedura tri-dimensional.

18. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras é laminado junto.

19. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a referidaresina é uma resina tipo RTV.

20. [Claim missing on original document]

21. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato de fibras tem um lado interno e um lado externo oqual é disposto oposto ao lado interno, e o referido subs-trato de fibras é unido a um elemento de suporte composto defibras, em que o referido elemento de suporte tem um primei-ro lado, e um segundo lado o qual é disposto oposto ao pri-meiro lado, em que fibras do referido elemento de suporte são orientadas em uma direção a qual é paralela aos primeiroe segundo lados, em que o elemento de suporte encosta no la-do interno do substrato e os primeiro e segundo lados do e-lemento de suporte são dispostos em um ângulo entre 0o e180° em relação ao substrato, o referido elemento de suporte sendo unido ao substrato que compreende a inserção de fibrasde reforço individuais, as referidas fibras de reforço sendoinseridas primeiramente através do lado externo do substra-to, a seguir saindo do substrato através do lado interno,então para dentro do elemento de suporte, em uma direção pa-ralela à orientação de fibras no elemento de suporte.

22. Sistema de proteção térmica, de acordo com areivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidosubstrato é combinado com material de isolamento fixado aolado interno do referido substrato.