Un nuevo proceso verde desarrollado por un profesor de la Universidad de Alabama en Huntsville UAH para producir la fibra de carbono que forma boquillas de cohetes ablativos y escudos térmicos ha recibido una patente.
El nuevo proceso podría ser de interés para la NASA, que tiene una reserva cada vez menor de fibra de rayón de celulosa que data de fines de la década de 1990. Fue entonces cuando cesó la fabricación porque el proceso anterior usaba ácidos y cáusticos que generaban materiales peligrosos como subproductos.
"Este es un proceso ecológico, por lo que es ambientalmente limpio", dice el Dr. William Kaukler, profesor asociado de investigación en el Centro de Ingeniería y Simulación de Sistemas Rotorcraft de UAH y contratista de la NASA durante 35 años. "Reciclamos todos los subproductos".
El Dr. Kaukler desarrolló el nuevo proceso iónico con fondos del Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería de Aviación y Misiles del Ejército de los EE. UU. AMRDEC.
"Otras personas saben sobre el uso de procesos iónicos para fabricar fibras pero no están fabricando fibras de carbono con ellas", dice el Dr. Kaukler. "El truco consistía en hacer que las propiedades de esta fibra coincidieran con las propiedades de North American Rayon Corp.NARC fibra "
NARC cesó la producción de rayón en los EE. UU. Después de que no pudo cumplir financieramente con las regulaciones de la Agencia de Protección Ambiental para los desechos peligrosos creados.
Para formar una boquilla de cohete de combustible sólido, las capas de tela de fibra de carbono hechas de rayón carbonizado se recubren con brea y se enrollan alrededor de un mandril, y luego se tratan térmicamente para convertir la brea en carbono sólido. La boquilla resultante será una fibra de carbonocompuesto de carbono reforzado. Un único motor de cohete sólido grande como el que se usa para los propulsores de lanzadera puede usar hasta 35 toneladas de fibra. Las boquillas de cohete de los misiles del Ejército están hechas de resina fenólica y esta misma fibra de carbono.
"Esta fibra de carbono no es la misma fibra con la que saldrías para fabricar piezas de aviones o automóviles", dice el Dr. Kaukler. "Esta es la única forma de hacer que la fibra de carbono sea adecuada para las boquillas de cohetes, espara comenzar con la fibra celulósica ". La fibra de carbono más común utilizada en aplicaciones estructurales está hecha de poliacrilonitrilo PAN y, aunque es más fuerte, su conductividad térmica es demasiado alta".
El calor creado por el combustible ardiente del cohete quema lentamente el interior de la boquilla en vuelo.
"Es por eso que tiene que hacer la fibra de celulosa, porque tiene la tasa más baja de conductividad térmica de cualquier fibra", dice el Dr. Kaukler. La baja conductividad mantiene el calor del propulsor para una mayor eficiencia de propulsión y evita lala boquilla se quema demasiado rápido en vuelo, con consecuencias desastrosas.
La ampliación del proceso a las dimensiones de fabricación podría ayudar a la NASA a medida que avanza con motores de cohetes sólidos en su Sistema de Lanzamiento Espacial de próxima generación, y podría resultar útil para los escudos térmicos utilizados en el reingreso a la atmósfera de la Tierra o en sondas planetarias diseñadaspara aterrizar, dice el Dr. Kaukler.
"Sería útil para cualquier entrada aérea en un planeta"
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Materiales proporcionado por Universidad de Alabama Huntsville . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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