JP2634255B2 - Metal TPS airframe mounting device for spacecraft - Google Patents
Metal TPS airframe mounting device for spacecraftInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、宇宙往還機用の金属TPS(熱防護システ
ム)の機体取付構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an airframe mounting structure of a metal TPS (thermal protection system) for a spacecraft.
TPSには、耐熱性及び断熱性が要求されるとともに、
最小の保守,整備作業での再使用性が要求される。特
に、後者の要求を満たすため米国のスペースシャトルで
従来使用されてきたセラミックタイルを金属製のTPSに
置き換えることがNASA等で検討されている。NASA等で考
案されてきた金属TPSの機体への装着方法を第3図に示
すが、各々の特徴は以下の通りである。TPS requires heat resistance and heat insulation,
Reusability in minimum maintenance and maintenance work is required. In particular, NASA and others are studying the replacement of ceramic tiles conventionally used on the US Space Shuttle with metal TPS to satisfy the latter requirement. Fig. 3 shows the method of mounting the metal TPS to the fuselage that has been devised by NASA and others, and the features of each are as follows.
(1)プリパッケージ・タイプA;同図(a)の如く、断
熱材1を内包したTPSユニット3で、ツメ(クリップ)
2によって機体の主構造部に取付けられる。同TPSユニ
ット3の熱膨張は、ツメ2がスライドすることで吸収さ
れるが、TPSユニット3単独の取付,取外しは困難であ
る。(1) Pre-package type A; As shown in FIG. 1 (a), a TPS unit 3 including a heat insulating material 1 and a nail (clip)
2 attaches to the main structure of the fuselage. The thermal expansion of the TPS unit 3 is absorbed by the slide of the claw 2, but it is difficult to mount and remove the TPS unit 3 alone.
(2)プリパッケージ・タイプB;同図(b)に示すよう
にTPSユニット3の比較的低温の下面を、ファスナ4に
より機体主構造部5に結合するが、横方向もファスナ4
により拘束されているので同TPSユニット3の熱膨張を
吸収するのは困難である。(2) Prepackage type B; the lower surface of the TPS unit 3 at a relatively low temperature is connected to the main body structural part 5 by a fastener 4 as shown in FIG.
Therefore, it is difficult to absorb the thermal expansion of the TPS unit 3.
(3)ノンプリパッケージ;同図(c)に示すようにTP
Sの上面ハニカムパネル6を、断熱材7を介して機体主
構造部5にサポート8により固定するが、上記(2)と
同様に、TPSの熱膨張を吸収するのは困難である。(3) Non-prepackaged; TP as shown in FIG.
The upper honeycomb panel 6 of S is fixed to the body main structure 5 via the heat insulating material 7 by the support 8, but it is difficult to absorb the thermal expansion of TPS as in the above (2).
上記従来のものは、保守,整備性には優れているが、
熱膨張率の大きい金属を、TPSとして機体に取付ける場
合、次のような問題点および課題があった。The above conventional ones are excellent in maintenance and maintainability,
When a metal having a large coefficient of thermal expansion is attached to the fuselage as a TPS, there are the following problems and problems.
(1)宇宙往還機が地球大気圏に再突入する際の厳しい
空力加熱によって、機体表面を覆うTPSの金属パネル
は、熱膨張し変形する。その結果、機体の空力形状が変
わってしまい、更には、局所的な空力加熱の増加を招
く。(1) Due to severe aerodynamic heating when the spacecraft re-enters the earth's atmosphere, the TPS metal panel covering the fuselage surface thermally expands and deforms. As a result, the aerodynamic shape of the airframe is changed, and further, local aerodynamic heating is increased.
(2)TPSユニットがスライドすることで、熱膨張を吸
収する前記(1)のような場合でも、機体取付時のガタ
等が問題になる上、TPSユニット単体での交換,保守が
容易でない。(2) Even in the case of the above (1), in which the TPS unit slides to absorb thermal expansion, play and the like at the time of mounting the airframe become a problem, and replacement and maintenance of the TPS unit alone are not easy.
多数の方形及び長方形等の小片に分割された金属TPS
(熱防護システム)の機体取付装置において、 金属TPSの中心部を機体の主構造部に固定する二叉式セ
ンターサポートと、同金属TPSの隅部を機体の主構造部
に固定する細柱式サイドサポートとを設ける。Metallic TPS divided into numerous square and rectangular pieces
(Thermal protection system) In the fuselage mounting device, a forked center support that fixes the center of the metal TPS to the main structure of the fuselage, and a narrow column type that fixes the corners of the metal TPS to the main structure of the fuselage Provide side support.
上記構成により、金属TPSは中心部が剛性の大きい二
叉式のセンターサポートにより機体に固定され、周辺部
が剛性の小さい細柱式のサイドサポートで機体に固定さ
れているので、空力荷重等に耐える強度と剛性が保持で
きる。又空力加熱に対してはその熱膨張による変位が大
きい面内変位はフレキシブルなサイドサポートの弾性変
形により吸収される。更に保守,整備は金属TPS上面か
ら行うことができる。With the above-described configuration, the metal TPS is fixed to the fuselage by a forked center support having a large rigidity at the center portion, and is fixed to the fuselage by a small column side support having a small rigidity at the peripheral portion, so that it can withstand aerodynamic loads and the like. Strength and rigidity can be maintained. Further, with respect to aerodynamic heating, the in-plane displacement, which is large due to the thermal expansion, is absorbed by the elastic deformation of the flexible side support. Further, maintenance and maintenance can be performed from the top of the metal TPS.
このようにして強度的にも熱的にも満足でき、且つ保
守,整備性もよい取付け装置がえられる。In this way, a mounting device that is satisfactory in terms of strength and heat and that has good maintenance and maintainability can be obtained.
本発明の一実施例を第1図及び第2図により説明す
る。One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第2図に示すように宇宙往還機の表面は空力加熱の影
響をさけるために耐熱対策、すなわち小分割された方形
又は長方形等の金属TPS10,11を機体表面に取付けたり、
機体構造の1部を耐熱構造12としたりしている。As shown in Fig. 2, the surface of the spacecraft is heat-resistant in order to avoid the effects of aerodynamic heating, that is, small divided rectangular or rectangular metal TPS10, 11 is attached to the body surface,
A part of the body structure is a heat-resistant structure 12.
第1図に示すように金属TPS20は多数に小分割された
方形の小片で、相互の隣接四周を所定のクリアランスS
をもって機体の主構造部5に耐熱断熱材1を介して、取
付けられる。同金属TPS20の取付装置は中心部を固定す
る二叉式のセンターサポート21と、4隅を固定する細柱
式のサイドサポート22からなる。同図中23はリベット、
24はスクリューを示す。上記の構成において、金属TPS2
0の中心は十分な強度と剛性を持つ二叉式のセンターサ
ポート21で、スクリュー24により機体の主構成部5に固
定されるとともに四隅がフレキシブルな細柱式のサイド
サポート22により機体に固定されているので、空力荷重
に対しては主として二叉式センターサポート21により分
担固定される。一方空力加熱による熱膨張に対しては、
金属TPS20は中心部で剛的に機体に固定されているの
で、変位の大きい面内変形は周辺部ほど大きくなるが、
四周のクリアランスSとよりフレキシブルな細柱式のサ
イドサポート22の弾性変形により吸収,固定される。更
に金属TPS部の保守,整備は外部よりスクリュー24とサ
イドサポート22を取外し、取付けることによって可能で
ある。このようにして簡単な二叉式のセンターサポート
21と細柱式のサイドサポート22による取付装置により空
力荷重はもちろん空力加熱に対しても十分耐えることが
できる上、良好な保守,整備性も得られる。As shown in FIG. 1, the metal TPS 20 is a rectangular small piece divided into a number of small pieces, and a predetermined clearance S
To the main structure 5 of the fuselage via the heat-insulating material 1. The mounting device for the metal TPS 20 includes a forked center support 21 for fixing the center portion, and a narrow column side support 22 for fixing the four corners. In the figure, 23 is a rivet,
24 indicates a screw. In the above configuration, the metal TPS2
The center of 0 is a forked center support 21 having sufficient strength and rigidity. The center support 21 is fixed to the main structural part 5 of the fuselage by screws 24, and the four corners are fixed to the fuselage by flexible narrow column side supports 22. Therefore, the aerodynamic load is mainly shared and fixed by the forked center support 21. On the other hand, for thermal expansion due to aerodynamic heating,
Since the metal TPS20 is rigidly fixed to the fuselage at the center, the in-plane deformation with large displacement increases with the periphery,
It is absorbed and fixed by the four rounds of clearance S and the elastic deformation of the more flexible narrow column type side support 22. Further, maintenance and maintenance of the metal TPS portion can be performed by removing and attaching the screw 24 and the side support 22 from the outside. Simple forked center support in this way
The mounting device including the 21 and the narrow column type side support 22 can sufficiently withstand not only aerodynamic load but also aerodynamic heating, and also provides good maintenance and maintainability.
本考案は次の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
(1)金属TPSの中心部一ケ所のみをセンターサポート
により、機体に固定することで、空力荷重等に耐える剛
性が保持される。(1) Only one central portion of the metal TPS is fixed to the fuselage by the center support, so that rigidity to withstand aerodynamic loads and the like is maintained.
(2)金属TPSの隅部を前述のセンターサポートよりも
フレキシブルなサイドサポートにより機体に固定するこ
とで金属TPSの面内方向の熱膨張は、サイドサポートの
弾性変形により吸収され、空力加熱に耐えることができ
る。(2) By fixing the corners of the metal TPS to the fuselage with side supports that are more flexible than the center support described above, the in-plane thermal expansion of the metal TPS is absorbed by the elastic deformation of the side supports, and can withstand aerodynamic heating. it can.
(3)保守,整備時は上面からアクセスができる。(3) Accessible from the top during maintenance and maintenance.
第1図(a)はこの発明の一実施例の上面図、第1図
(b)は第1図(a)の断面図、第2図はこの実施例の
機体(宇宙往還機)への適用例図で、同図(a)は下面
及び上面図、同図(b)は側面図、第3図は従来例の取
付装置の概念構成図で、同図(a)はプリパッケージタ
イプA、同図(b)はプリパッケージタイプB、同図
(c)はノンプリパッケージタイプの図である。 図中 1…断熱材、2…ツメ、3…TPSユニット、4…ファス
ナ、5…機体主構造部、6…上面ハニカムパネル、7…
断熱材、8…サポート、10…金属TPS(超合金ハニカム
サンドイッチ型TPS)、11…金属TPS(チタンマルチウオ
ール型TPS)、12…耐熱構造(カーボン/カーボン)、2
0…金属TPS、21…二叉式のセンターサポート、22…細柱
式のサイドサポート、23…リベット、24…スクリュー。FIG. 1 (a) is a top view of one embodiment of the present invention, FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of FIG. 1 (a), and FIG. 3A is a bottom view and a top view, FIG. 3B is a side view, FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of a conventional mounting device, and FIG. FIG. 3B is a diagram of a prepackage type B, and FIG. 3C is a diagram of a non-prepackage type. In the figure, 1 ... heat insulating material, 2 ... claws, 3 ... TPS unit, 4 ... fasteners, 5 ... fuselage main structure, 6 ... top honeycomb panel, 7 ...
Insulation material, 8 support, 10 metal TPS (superalloy honeycomb sandwich type TPS), 11 metal TPS (titanium multi-wall type TPS), 12 heat resistant structure (carbon / carbon), 2
0 ... Metal TPS, 21 ... Bridge type center support, 22 ... Narrow column type side support, 23 ... Rivets, 24 ... Screw.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 信彦 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱 重工業株式会社名古屋航空宇宙システム 製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Nobuhiko Fukuda 10 Oecho, Minato-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagoya Aerospace System Works
Claims (1)
た金属TPS(熱防護システム)の機体取付装置におい
て、 金属TPSの中心部を機体の主構造部に固定する二叉式セ
ンターサポートと、同金属TPSの隅部を機体の主構造部
に固定する細柱式サイドサポートとを備えてなることを
特徴とする金属TPSの機体取付装置。1. A body mounting device for a metal TPS (thermal protection system) divided into a number of small pieces such as a square and a rectangle, comprising: a two-forked center support for fixing a center portion of the metal TPS to a main structure of the body. And a narrow column side support for fixing a corner of the metal TPS to a main structure of the body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26901889A JP2634255B2 (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Metal TPS airframe mounting device for spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26901889A JP2634255B2 (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Metal TPS airframe mounting device for spacecraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03132500A JPH03132500A (en) | 1991-06-05 |
JP2634255B2 true JP2634255B2 (en) | 1997-07-23 |
Family
ID=17466533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26901889A Expired - Fee Related JP2634255B2 (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Metal TPS airframe mounting device for spacecraft |
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JP (1) | JP2634255B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106428634A (en) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 北京空间飞行器总体设计部 | Main load-bearing structure suitable for ballistic reentry recovery capsule |
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FR2703323B1 (en) * | 1993-04-01 | 1995-06-30 | Europ Propulsion | THERMAL PROTECTION DEVICE, ESPECIALLY FOR AN AEROSPATIAL MACHINE. |
JP4576015B2 (en) * | 2000-01-13 | 2010-11-04 | 三菱重工業株式会社 | Radiation-insulated thermal protection structure |
CN104369874B (en) * | 2014-10-28 | 2016-08-24 | 上海卫星工程研究所 | The outer loaded cylinder aircraft integration thermal controls apparatus of complex configuration |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP26901889A patent/JP2634255B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN106428634A (en) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 北京空间飞行器总体设计部 | Main load-bearing structure suitable for ballistic reentry recovery capsule |
CN106428634B (en) * | 2016-09-22 | 2018-12-18 | 北京空间飞行器总体设计部 | A kind of main force support structure reentering recovery capsule suitable for ballistic |
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JPH03132500A (en) | 1991-06-05 |
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