AutomotiveEdit
Dzięki dużej ilości ciepła wydzielanego przez silniki spalinowe, osłony termiczne są stosowane na większości silników w celu ochrony komponentów i karoserii przed uszkodzeniami termicznymi. Oprócz ochrony, skuteczne osłony termiczne mogą dać korzyści wydajności poprzez zmniejszenie temperatury pod maską, a tym samym zmniejszenie temperatury wlotu. Osłony termiczne różnią się znacznie ceną, ale większość z nich jest łatwa w montażu, zazwyczaj za pomocą zacisków ze stali nierdzewnej lub taśmy wysokotemperaturowej. Istnieją dwa główne typy motoryzacyjnej osłony termicznej:
- Sztywna osłona termiczna, do niedawna, została wykonana z litej stali, ale teraz jest często wykonane z aluminium. Niektóre wysokiej klasy sztywne osłony termiczne są wykonane z blachy aluminiowej lub innych kompozytów, z ceramiczną powłoką barierową w celu poprawy izolacji cieplnej.
- Giętka osłona termiczna jest zwykle wykonana z cienkiej blachy aluminiowej, sprzedawana albo na płasko lub w rolce, i jest zginana ręcznie, przez montera. Wysokowydajne elastyczne osłony termiczne czasami zawierają dodatki, takie jak izolacja ceramiczna nakładana poprzez natryskiwanie plazmowe. Te najnowsze produkty są powszechnie stosowane w sportach motorowych najwyższej klasy, takich jak Formuła 1.
- Tekstylne osłony termiczne stosowane do różnych elementów, takich jak wydech, turbo, DPF lub inny element układu wydechowego.
W rezultacie, osłona termiczna jest często montowana zarówno przez amatorów, jak i profesjonalistów podczas fazy tuningu silnika.
Osłony termiczne są również stosowane do chłodzenia otworów mocowania silnika. Kiedy pojazd jest przy wyższej prędkości jest wystarczająco dużo powietrza ram do chłodzenia komory silnika pod maską, ale kiedy pojazd porusza się z mniejszą prędkością lub wspinaczka nachylenie istnieje potrzeba izolacji ciepła silnika, aby uzyskać przeniesione do innych części wokół niego, np. Z pomocą odpowiedniej analizy termicznej i przy użyciu osłon termicznych, otwory wentylacyjne mocowania silnika mogą być zoptymalizowane dla uzyskania najlepszych osiągów.
AircraftEdit
Niektóre samoloty poruszające się z dużą prędkością, takie jak Concorde i SR-71 Blackbird, muszą być projektowane z uwzględnieniem podobnego, ale mniejszego przegrzania, jakie występuje w statkach kosmicznych. W przypadku Concorde’a aluminiowy nos może osiągnąć maksymalną temperaturę pracy 127 °C (co jest o 180 °C wyższe niż temperatura powietrza na zewnątrz, która jest poniżej zera); konsekwencje metalurgiczne związane z temperaturą szczytową były istotnym czynnikiem przy określaniu maksymalnej prędkości samolotu.
Ostatnio opracowano nowe materiały, które mogą być lepsze od RCC. Prototyp SHARP (Slender Hypervelocity Aerothermodynamic Research Probe) jest oparty na ultra wysokotemperaturowych materiałach ceramicznych, takich jak diborek cyrkonu (ZrB2) i diborek hafnu (HfB2). System ochrony termicznej oparty na tych materiałach pozwoliłby na osiągnięcie prędkości Macha 7 na poziomie morza, Macha 11 na wysokości 35000 metrów oraz znaczne ulepszenia dla pojazdów przeznaczonych do prędkości hipersonicznych. Zastosowane materiały posiadają właściwości ochrony termicznej w zakresie temperatur od 0 °C do + 2000 °C, z temperaturą topnienia ponad 3500 °C. Są one również strukturalnie bardziej wytrzymałe niż RCC, dzięki czemu nie wymagają dodatkowych wzmocnień i są bardzo wydajne w ponownym napromieniowywaniu zaabsorbowanego ciepła. NASA sfinansowała (a następnie zaprzestała) program badawczo-rozwojowy w 2001 roku w celu przetestowania tego systemu ochrony przez Uniwersytet w Montanie.
Komisja Europejska sfinansowała projekt badawczy, C3HARME, w ramach zaproszenia NMP-19-2015 programów ramowych w zakresie badań i rozwoju technologicznego w 2016 roku (nadal trwa) w celu zaprojektowania, opracowania, produkcji i testowania nowej klasy ultra-ogniotrwałych kompozytów o osnowie ceramicznej wzmocnionych włóknami węglika krzemu i włóknami węglowymi, odpowiednich do zastosowań w trudnych środowiskach lotniczych.
Statki kosmiczneEdit
Samoloty kosmiczne, które lądują na planetach z atmosferą, takich jak Ziemia, Mars i Wenus, robią to obecnie poprzez wejście w atmosferę z dużą prędkością, zależnie od oporu powietrza, a nie od mocy rakiety, która je spowalnia. Efektem ubocznym tej metody ponownego wejścia w atmosferę jest nagrzewanie aerodynamiczne, które może być bardzo niszczące dla struktury niezabezpieczonego lub wadliwego statku kosmicznego. Aerodynamiczna osłona cieplna składa się z warstwy ochronnej wykonanej ze specjalnych materiałów, które rozpraszają ciepło. Stosowane są dwa podstawowe typy aerodynamicznych osłon cieplnych:
- An ablacyjna osłona cieplna składa się z warstwy żywicy plastikowej, której zewnętrzna powierzchnia jest ogrzewana do gazu, który następnie odprowadza ciepło przez konwekcję. Tego typu osłony były używane na statkach kosmicznych Mercury, Gemini, Apollo i Orion, a także są używane przez SpaceX Dragon 2.
- Osłona termiczna wykorzystuje materiał izolacyjny do pochłaniania i wypromieniowywania ciepła ze struktury statku kosmicznego. Ten typ był używany na wahadłowcu kosmicznym, składał się z ceramicznych lub kompozytowych płytek na większości powierzchni pojazdu, ze wzmocnionym materiałem węglowo-węglowym w punktach największego obciążenia cieplnego (nos i krawędzie natarcia skrzydeł). Uszkodzenie tego materiału na skrzydle spowodowało katastrofę promu kosmicznego Columbia w 2003 r.
Z możliwymi nadmuchiwanymi osłonami cieplnymi, opracowanymi przez USA (Low Earth Orbit Flight Test Inflatable Decelerator – LOFTID) i Chiny, rozważa się doposażenie rakiet jednorazowego użytku, takich jak Space Launch System, w takie osłony cieplne, aby ocalić drogie silniki, co może znacznie obniżyć koszty startów.
Chłodzenie pasywneEdit
Pasywne osłony chłodzone są używane do ochrony statków kosmicznych podczas wejścia w atmosferę w celu pochłaniania szczytów ciepła, a następnie wypromieniowywania zmagazynowanego ciepła do atmosfery. Wczesne wersje zawierały znaczne ilości metali takich jak tytan, beryl i miedź. To znacznie zwiększało masę pojazdu. Preferowane stały się systemy absorpcji ciepła i ablacyjne.
W nowoczesnych pojazdach można je jednak znaleźć, ale zamiast metalu stosuje się wzmocniony materiał węglowo-węglowy. Materiał ten stanowi system ochrony termicznej nosa i przednich krawędzi wahadłowca Space Shuttle oraz został zaproponowany dla pojazdu X-33. Węgiel jest najbardziej ogniotrwałym znanym materiałem, którego temperatura sublimacji (dla grafitu) wynosi 3825 °C. Te cechy czynią go materiałem szczególnie odpowiednim do pasywnego chłodzenia, ale jego wadą jest to, że jest bardzo drogi i kruchy.Niektóre statki kosmiczne używają również osłony termicznej (w konwencjonalnym sensie samochodowym), aby chronić zbiorniki paliwa i sprzęt przed ciepłem wytwarzanym przez duży silnik rakietowy. Takie osłony były używane na Apollo Service Module i Lunar Module descent stage.
IndustryEdit
Osłony termiczne są często dołączone do półautomatycznych lub automatycznych karabinów i strzelb jako osłony lufy w celu ochrony rąk użytkownika z ciepła spowodowanego przez strzały w szybkim tempie. Były również często mocowane do strzelb bojowych typu pump-action, pozwalając żołnierzowi na uchwycenie lufy podczas używania bagnetu.