AutomotiveEdit
A belsőégésű motorok által leadott nagy mennyiségű hő miatt a legtöbb motoron hőpajzsokat használnak, hogy megvédjék az alkatrészeket és a karosszériát a hőkárosodástól. A védelem mellett a hatékony hővédő pajzsok a motorháztető alatti hőmérséklet csökkentésével, ezáltal a szívóhőmérséklet csökkentésével teljesítménybeli előnyökkel is járhatnak. A hővédő pajzsok ára széles skálán mozog, de a legtöbbet könnyű felszerelni, általában rozsdamentes acélcsipeszekkel vagy magas hőmérsékletű szalaggal. Az autóipari hőpajzsoknak két fő típusa van:
- A merev hőpajzs a közelmúltig tömör acélból készült, de ma már gyakran alumíniumból készítik. Néhány csúcskategóriás merev hőpajzs alumíniumlemezből vagy más kompozitból készül, kerámia hőszigetelő bevonattal a hőszigetelés javítása érdekében.
- A rugalmas hőpajzs általában vékony alumíniumlemezből készül, amelyet laposan vagy tekercsben árulnak, és kézzel, a szerelő hajlítja meg. A nagy teljesítményű rugalmas hőpajzsok néha tartalmaznak extrákat, például plazmaspricceléssel felhordott kerámia szigetelést. Ezek a legújabb termékek mindennaposak a csúcskategóriás motorsportokban, például a Forma-1-ben.
- A különböző alkatrészekhez, például a kipufogóhoz, turbóhoz, DPF-hez vagy más kipufogóalkatrészhez használt textil hőpajzsok.
A hőpajzsot a motortuning egy szakaszában gyakran szerelik fel amatőr és profi szakemberek egyaránt.
A hőpajzsokat a motortartó szellőzőnyílások hűtésére is használják. Amikor a jármű nagyobb sebességgel halad, elegendő ram levegő áll rendelkezésre a motorháztető alatti motortér hűtéséhez, de amikor a jármű alacsonyabb sebességgel halad vagy emelkedőt mászik, akkor szükség van a motor hőszigetelésére, hogy az átkerüljön a körülötte lévő más részekre, pl. a motortartókra. Megfelelő hőelemzéssel és hőpajzsok használatával a motortartó szellőzőnyílások optimalizálhatók a legjobb teljesítmény elérése érdekében.
RepülőgépekSzerkesztés
Néhány nagy sebességű repülőgépet, mint például a Concorde és az SR-71 Blackbird, az űrhajókhoz hasonló, de kisebb mértékű túlmelegedést figyelembe véve kell tervezni. A Concorde esetében az alumínium orr maximális üzemi hőmérséklete elérheti a 127 °C-ot (ami 180 °C-kal magasabb, mint a kinti, nulla fok alatti környezeti levegő); a csúcshőmérséklettel járó metallurgiai következmények jelentős tényezőt jelentettek a repülőgép maximális sebességének meghatározásában.
A közelmúltban új anyagokat fejlesztettek ki, amelyek jobbak lehetnek az RCC-nél. A SHARP (Slender Hypervelocity Aerothermodynamic Research Probe) prototípusa ultramagas hőmérsékletű kerámiákon, például cirkónium-diboridon (ZrB2) és hafnium-diboridon (HfB2) alapul. Az ezeken az anyagokon alapuló hővédelmi rendszer lehetővé tenné a 7 Mach sebesség elérését tengerszinten, a 11 Mach sebesség elérését 35000 méteren és jelentős fejlesztéseket a hiperszonikus sebességre tervezett járműveknél. A felhasznált anyagok 0 °C és + 2000 °C közötti hőmérséklet-tartományban rendelkeznek hővédelmi jellemzőkkel, olvadáspontjuk 3500 °C felett van. Szerkezetileg is ellenállóbbak, mint az RCC, így nem igényelnek további megerősítéseket, és nagyon hatékonyak az elnyelt hő visszasugárzásában. A NASA 2001-ben a Montanai Egyetemen keresztül finanszírozott (és később megszüntette) egy kutatási és fejlesztési programot ennek a védelmi rendszernek a tesztelésére.
Az Európai Bizottság 2016-ban a Kutatási és Technológiai Fejlesztési Keretprogramok NMP-19-2015 felhívása keretében finanszírozta a C3HARME elnevezésű kutatási projektet (jelenleg is folyamatban van), amely a szilíciumkarbid szálakkal és szénszálakkal erősített ultratűzálló kerámia mátrixú kompozitok egy új osztályának tervezésére, fejlesztésére, gyártására és tesztelésére irányult, amely alkalmas a szigorú űrhajózási környezetben való alkalmazásra.
ŰrhajóSzerkesztés
A légkörrel rendelkező bolygókra, például a Földre, a Marsra és a Vénuszra leszálló űrhajók jelenleg úgy teszik ezt, hogy nagy sebességgel lépnek be a légkörbe, és inkább a légellenállástól, mint a rakéta teljesítményétől függ, hogy lelassuljanak. A légköri visszatérés e módszerének mellékhatása az aerodinamikai felmelegedés, amely rendkívül károsíthatja a védtelen vagy hibás űrhajó szerkezetét. Az aerodinamikai hőpajzs egy speciális anyagokból álló védőrétegből áll, amely elvezeti a hőt. Az aerodinamikai hőpajzsnak két alapvető típusát használják:
- Az ablatív hőpajzs egy műanyag gyantarétegből áll, amelynek külső felületét gázzá hevítik, amely aztán konvekcióval elvezeti a hőt. Ilyen pajzsokat használtak a Mercury, a Gemini, az Apollo és az Orion űrhajókon, és használja a SpaceX Dragon 2 is.
- A hőelnyelő hőpajzs szigetelőanyagot használ, amely elnyeli és kisugározza a hőt az űrhajó szerkezetéből. Ezt a típust alkalmazták a Space Shuttle-on, amely kerámia vagy kompozit lapokból állt a jármű felületének nagy részén, a legnagyobb hőterhelésű pontokon (az orr és a szárny belépő élein) pedig megerősített szén-szén anyagot használtak. Az egyik szárnyon ennek az anyagnak a sérülése okozta a 2003-as Space Shuttle Columbia katasztrófát.
Az USA (Low Earth Orbit Flight Test Inflatable Decelerator – LOFTID) és Kína által kifejlesztett lehetséges felfújható hőpajzsokkal az olyan egyszer használatos rakétákat, mint a Space Launch System, ilyen hőpajzsokkal kívánják utólagosan felszerelni a drága hajtóművek megmentése érdekében, esetleg jelentősen csökkentve az indítások költségeit.
Passzív hűtésSzerkesztés
A passzív hűtésű védelmeket az űrhajók védelmére használják a légkörbe való belépés során, hogy elnyeljék a hőcsúcsokat, majd a tárolt hőt a légkörbe sugározzák. A korai változatok jelentős mennyiségű fémet, például titániumot, berilliumot és rezet tartalmaztak. Ez jelentősen megnövelte a jármű tömegét. A hőelnyelő és ablatív rendszerek váltak előnyösebbé.
A modern járművekben azonban megtalálhatóak, de fém helyett megerősített szén-szén anyagot használnak. Ez az anyag alkotja az űrsikló orrának és elülső széleinek hővédő rendszerét, és ezt javasolták az X-33-as járműre is. A szén a legtűzállóbb ismert anyag, a szublimációs hőmérséklete (grafit esetében) 3825 °C. Ezek a tulajdonságok különösen alkalmassá teszik passzív hűtésre, de hátránya, hogy nagyon drága és törékeny. egyes űrhajókban hőpajzsot is alkalmaznak (a hagyományos autóipari értelemben), hogy megvédjék az üzemanyagtartályokat és a berendezéseket a nagy rakétahajtómű által termelt hőtől. Ilyen pajzsokat használtak az Apollo kiszolgálómodulján és a holdkomp leszállófokozatán.
IndustryEdit
Hőpajzsokat gyakran rögzítenek félautomata vagy automata puskákra és sörétes puskákra csőburkolatként, hogy megvédjék a felhasználó kezét a gyors egymásutánban leadott lövések által okozott hőtől. Gyakran rögzítették őket pumpás harci puskákhoz is, lehetővé téve a katona számára, hogy megragadhassa a csövet, miközben szuronyát használja.