الانبعاثات الطيفية الحدود التحقيق طبقة خلال صيغة الجر اختبار المواد في Plasmatron
Summary
Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.
Abstract
Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions.
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.
Introduction
في 6 آب 2012، مختبر علوم المريخ التابع لناسا (MSL) بعثة هبطت بنجاح المسبار على سطح المريخ. ويشمل هذا المسبار بالفعل نظام جمع العينات الآلي للكيمياء وعلم المعادن التحليل. لم يمض وقت طويل بعد، في 12 تشرين الثاني عام 2014، واندر وكالة الفضاء الأوروبية الروبوتية فيلة تحقيق أول هبوط لينة على المذنب. وتشير هذه الأمثلة أن الخطوات المقبلة ستكون لتحديد وتطوير وتأهيل التقنيات المطلوبة لإعادة عينات من المريخ أو الكويكب بسلام إلى الأرض. حاليا، مواد الجر هي الخيار الوحيد لنظام الحماية الحرارية (TPS) من هذه البعثات عينة عودة، التي تحمي المركبة الفضائية من التدفئة الشديدة أثناء دخول الفائق السرعة. الكيميائية والتحلل الجسدي من ablators تحويل الطاقة الحرارية إلى فقدان كتلة والركود، في حين أن المواد الصلبة المتبقية يعزل 1،2 طيدة السيارة. مع أساليب قدمت خلال هذا البروتوكول، ونحن نريدللمساهمة مع البيانات التجريبية الجديدة للجهود الجارية لتحسين موثوقية الدرع الواقي من الحرارة عن طريق الحد من الشكوك تصميم وتطوير نماذج جديدة الاجتثاث الحرارية والكيميائية.
لتحقيق خصائص أداء عالية من المواد الحرارية حماية (TPM) المهندسين الجر تحقيقات الكواكب والمركبات الفضائية الاستفادة من مجموعة واسعة من المواد المركبة 3،4. وتتكون تدابير الحماية التكنولوجية عموما مقدمة جامدة ومصفوفة التعبئة، لتكون بمثابة pyrolyzing، ablating، والمواد العازلة في انخفاض الوزن مع الخواص الميكانيكية معقولة. الأمثلة الحالية من عائلة جديدة من ablators خفيفة الوزن التي يسهل اختراقها للبعثات دخول عالية السرعة، ومصنوعة من ألياف الكربون التشكيل مشربة مع الراتنج الفينول، وبيكا (الفينول مشربة ablator الكربون) التي وضعتها ناسا 5،6، وablator الأوروبي Asterm 7. بالإضافة إلى وكالات الفضاء بالتعاون مع الصناعة، بدأت عدة مجموعات بحثية على ليف الدراسيايل لتصنيع وتوصيف ablators جديدة خفيفة الوزن، انظر على سبيل المثال يحيل الى 2،8 – 12.
خلال دخول الغلاف الجوي، ويتم نقل جزء من تدفق الحرارة القادمة من الغاز صدمة ساخنة داخل الدرع الواقي من الحرارة ويتم تحويل المواد البكر التالية آليتين: الانحلال الحراري carbonizes تدريجيا الراتنج الفينولي إلى منخفض الكثافة، وشار التي يسهل اختراقها، وفقدان نحو 50٪ من لإنتاج الغازات الانحلال الحراري عن طريق تبخير كتلة. تم نقل الغازات الانحلال الحراري من مادة عن طريق الانتشار وزيادة الضغط الناتج عن تحللها. أنها تستنفد في طبقة الحدود، وتوفير المزيد من حاجز لتبادل الحرارة عن طريق النفخ وتفاعلات كيميائية إضافية. استخدام البوليمرات مثل راتنجات الفينول لمصفوفة يستفيد من طبيعة تدهور ماص للحرارة، وبالتالي امتصاص الطاقة، والقيام بدور الموثق لمكونات أخرى. ظاهرة التحول الثانيةهو الاجتثاث عن طبقة شار، ويتألف من الراتنج متفحمة وألياف الكربون المتبقية. ويتم تشجيع هذا عن طريق التفاعلات الكيميائية غير المتجانسة، مرحلة تغيير وتآكل الميكانيكية، مثل تشظية، مما يؤدي تماما إلى الركود للمادة.
على الرغم من البيانات المتاحة رحلة على أداء المادي خلال البعثات الماضية، والجهود المبذولة في نمذجة المواد 13،14، والتنبؤ تدفق الحرارة إلى المركبة الفضائية لا يزال يمثل مشكلة حرجة. تجارب في بلازما الرياح الأنفاق هو حاليا الخيار بأسعار معقولة الوحيد للتأهيل للمواد الحماية الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، تم اقتراح نماذج استجابة مواد جديدة متعددة النطاق من أجل أن تأخذ في الاعتبار هيكل الصغيرة التي يسهل اختراقها من فئة جديدة من المواد 15،16. تلك النماذج تتطلب بيانات تجريبية واسعة لتطويرها والتحقق من الصحة.
المرافق في استخدام لتوصيف المواد هي الأكثر شيوعا قوس ساخنة 17 </ سوب> – 20 أو تحريض يقترن 21،22 المشاعل، والتي توفر المحتوى الحراري الغاز عالية مع الهواء مثل غاز الاختبار، مثالية لمحاكاة العائدة الغلاف الجوي. و1.2MW دون سرعة الصوت إلى جانب بالحث البلازما (ICP) شعلة مرفق Plasmatron في معهد فون كرمان (VKI) قادر على إنتاج البيئة aerothermodynamic من دخول الغلاف الجوي في طبقة حدود نقطة ركود كائن اختبار لمجموعة واسعة من الضغوط و الحرارة تدفقات 23-25. يوفر إجراء إعادة البناء العددي واسعة توصيف مفصل للطبقة الحدود واستقراء بيانات اختبار الأرض لظروف الطيران الحقيقي إعادة الدخول على أساس محاكاة انتقال الحرارة المحلية (LHTS) مفهوم 26،27.
نقدم إجراء لتوصيف المواد التي يسهل اختراقها على السلائف من ألياف الكربون في البيئة ممثل غاز البلازما جيدا اتسم الرحلة اعادة الدخول. وcharacteriza freestream البلازمانشوئها ليست جزءا من هذا البروتوكول ولكن يمكن العثور عليها في أي مكان آخر (28). تم دمج والإعداد التجريبية شاملة من تقنيات تدخلية وغير تدخلية للتحليل في الموقع من المواد المعرضة لتدفق البلازما الساخنة. نتائج تلك التجارب الاجتثاث قدمت بالفعل ومناقشتها على نطاق واسع في إشارة أخرى 28. ويهدف هذا البروتوكول إلى تقديم معلومات مفصلة عن تقنيات تجريبية، تركيبها في منشأة، وإجراءات لتحليل البيانات. الجمهور المستهدف من هذا المنشور هي متعددة: من جهة، ومن المفترض هذا المنشور لتوفير فهم أفضل للأساليب وإجراءات تجريبية لتحسين فهم خصائص المنشأة لمطوري الشيفرات المادي والمهندسين من مواد الحماية الحرارية. من ناحية أخرى، تعالج التجريبيون المختبرات مع تسهيلات مماثلة للاستنساخ البيانات والمقارنة، وتوسيع قاعدة بيانات ablatإيف استجابة مواد لأوسع للحرارة تدفق وضغط النطاق.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف هذا البروتوكول إجراءات لتوصيف المادي للتفاعل مواد الحماية الحرارية في تدفقات المحتوى الحراري عالية ويعرض نتائج العينة التي تم الحصول عليها على غير pyrolyzing، ablating ألياف الكربون المستعبدين الكربون (CBCF) السلائف. المواد CBCF هي مشابهة جدا لمقدمة جامدة لمنخفض الكثافة ablators الفينول الكربون مثل PICA وAsterm، التي هي الأهداف النهائية من التقنيات المعروضة. المزايا الرئيسية من المواد CBCF هي سعره المنخفض وتوافر مفتوحة، لأنه لا يقتصر على تصدير تراخيص السيطرة. تم اختياره لتقديم نهج المؤلفين على المؤسسات البحثية الأخرى يمكن بسهولة الحصول على المواد الخام CBCF. مع هذا المنشور، والكتاب تتوخى تعريف إجراءات موحدة واضحة نسبيا، وتسهيل مقارنة مع غيرها من المختبرات.
التقنيات الأساسية هي طريقة غير تدخلية لتتبع الركود المادية والتحقيق رانه الكيمياء في طبقة حدود رد الفعل من قبل الطيفي الانبعاثات. تطبيق التصوير فائق السرعة هي تقنية واضحة ولكن العناية يجب أن يؤخذ مع المواءمة بين نظام الكاميرا وإشعاع سطح المتوقع. زمن التعرض القصير في ترتيب ميكروثانية قليلة يساعد على تجنب تشبع من مستشعر الكاميرا.
ويذكر أن عدد من التقنيات التصويرية لablator الركود في الأدب، على سبيل المثال Löhle وآخرون. 34. فهي متفوقة على تقنية لدينا بسبب التصوير من سطح ablator كله في دقة أعلى. والمؤلفون على قرار من 21 ميكرون، وهو ما يقرب من واحد أمر من حجم أعلى من التقنية المعروضة في عملنا. ومع ذلك، وتركيب الإعداد والمعايرة، ومرحلة ما بعد المعالجة التصويري وتستغرق وقتا طويلا (تقرير المؤلفين 1 يوم / اختبار)، ويطلب من اثنين من الموانئ البصرية في حالة وجود اثنين من الكاميرات المستقلة لاستخدامها. حملات الاختبار التي تتطلب ن عاليةبني مصفر من عينات الاختبار جعل هذا التطبيق مكلفة جدا. يتم تعيين تقنية الواردة في هذا البروتوكول بسهولة ويمكن القيام به مرحلة ما بعد المعالجة مع الأدوات الرقمية القائمة. اجتمع أسلوبنا الهدف الهدف من اتباع الركود السطح في الموقع. دقة تقنية لدينا يمكن زيادة مع الكاميرا القرار أعلى أو البؤري أعلى من النظام البصري. ومع ذلك، إذا كان التحليل المادي يتطلب قرار مكانية عالية من تفاصيل السطح، نقترح توظيف تقنيات المسح التصويري.
الرعاية يجب أن يؤخذ مع محاذاة ومعايرة النظام البصري للالطيفي الانبعاث الضوئي (التضامن الإماراتي). هذه التقنية محدودة لقياسات خط البصر ويتم تقييد بالتدقيق على الذرات المثارة إلكترونيا والجزيئات. ولكن بساطته وارتفاع العائد على الاستثمار لا يزال يحكم على تقنيات أكثر تقدما مثل على سبيل المثال مضان الليزر التي يسببها (ليف) التحليل الطيفي، وهومن الصعب تنفيذ بالقرب من السطح خلال تحليل الاجتثاث. على الرغم وقد تم بنجاح تطبيق ليف التحليل الطيفي للتحقيق في أعداد الأنواع دولة أرض الواقع في freestream البلازما 39،40، والقياسات ليف في الطبقة المتاخمة نادرة نسبيا. وذكرت قياسات شافي أمام عينة كربيد الساخنة التي Feigl 41 ولكن لم تجر حتى الآن طريقة لablating السطوح. سطح انحسار للablator يحظر مرات قياس طويلة في الطبقة الحدودية. وبصرف النظر عن هذا وأنظمة ليف مكلفة جدا نظرا لارتفاع عدد عناصر محددة.
تطور المكاني والزماني للمنتجات الاجتثاث هو من مصلحة لهذا المنشور، والتي يمكن أن تقوم نسبيا ببساطة عن طريق التحليل الطيفي الانبعاثات. ثلاثة دقة منخفضة، خدم الطيف مجموعة واسعة للكشف عن الذرات والجزيئات الحالية خلال اختبار الاجتثاث متعددة. مقاعد البدلاء التشخيص البصري يتألف من عدسة ضوء جمع، وهما مرآةالصورة، والألياف البصرية واحد لكل من الطيف الثلاثة. كان من المهم بالنسبة الإعداد البصري أن أي ضوء، إلا أن تركز العدسة، بلغ الألياف البصرية.
إذا كان يتم درس مادة pyrolyzing، وطرد العديد من المواد الهيدروكربونية من المواد، والتي هي منتشرة في كل مكان في لهيب الاحتراق، مثل على سبيل المثال الهيدروجين (سلسلة بالمر، α H و H β)، C 2 (نظام سوان)، CH، OH، NH 42. ويمكن الكشف عن هذه مع هذا الإعداد. عدة مجموعات بحثية تطبق مؤخرا الطيفي الانبعاثات لتحليل طبقة حدود رد الفعل حول تشكيل الجر المواد الدرع الواقي من الحرارة 19،22،43،44. ماكدونالد وآخرون. 22 الاختبارات الاجتثاث مسبقة التشكيل في إضافة بالحث البلازما. الإعداد يتألف من مشابهة منخفضة الدقة مطياف مع قرار الطيفي 1.16 نانومتر، وهي أقل من القرار التي قدمتها مطياف المستخدمة في الإعداد لدينا. من قسم التدريب والامتحانات الأوليةكان شكل ر عينة اسطوانة، التي تعاني من حافة الاجتثاث قوي، كما يدل على ذلك ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض خلال الاختبار. وبالتالي، فإن طبقة حالة الحرارية الحدود ربما تغيرت خلال التجربة، مما يعقد إجراء تحليل على متوسط الفترة الزمنية. لم عينة الاختبار نصف كروية تستخدم لتحليلنا لا تواجه حافة الاجتثاث والحفاظ على شكله أثناء 30-90 ثانية وقت الاختبار 45.
هيرمان وآخرون. 44 توفير النتائج الأولى على اقتران الإشعاع الاجتثاث في منشأة arcjet magnetoplasmadynamic تطبيق التحليل الطيفي الانبعاثات. هذا هو من مصلحة عليا للمجتمع العلمي كما لم يكن هناك الكثير من التحقيق في مدة طويلة مرافق الاختبار الأرض حول هذا الموضوع. للأسف، والإبلاغ عن أي سلوك الزمني لانبعاث أمام المواد pyrolyzing. أطيافها في نطاق 300-800 نانومتر كان متصلا إلى الطيف الكامل خلال مرحلة ما بعد المعالجة من شرائح الطول الموجي 120 نانومتر، التي تشاnging مركز الطول الموجي من مقياس الطيف المستخدمة. وبالتالي، تم اتخاذ عدة أطياف مع مرور الوقت لتغطية النطاق الطيفي الكامل. وإذا كانت المادة الجر، CBCF التشكيل وAsterm في قضيتهم، شهدت السلوك الزمني القوي الناجم عن كلا عابرة طرد الغاز الانحلال الحراري وسطح الاجتثاث، وهذا قد تزوير الطيف متوسط زمنيا.
ميزة واحدة من الطيف المعروضة في عملنا هي بالتالي النطاق الطيفي واسعة (200-900 نانومتر) مقارنة مع شق الطيفي، مما يؤدي عادة في نطاق الحد الأقصى 120 نيوتن متر عند أدنى القرار. النطاق الطيفي واسعة لوحظ مع اكتساب واحد يسمح للمراقبة من الأنواع المختلفة في الطبقة المتاخمة، والناتجة عن عمليات الاجتثاث والانحلال الحراري، مثل الأنواع الهيدروجين التي تحتوي على (OH، NH، CH، H)، والمساهمين الكربون (C، CN، C 2)، والملوثات (الصوديوم، K). ومع ذلك، إذا تحول نوع واحد وفقط هو من مصلحة، قد تكون عالية الدقة طولية الطيف تطبيق ورقةالعبوات الناسفة، التي يسمح كذلك مسح البيانات الشخصية الانبعاثات شعاعي كامل كما كان يؤديها هيرمان وآخرون. 44
تطبيقات البيانات التجريبية هي، على سبيل المثال، والمصادقة من جانب CFD رموز استجابة والمادية. وقد تم مؤخرا وضعت مدونة خط الركود مع حالة الحدود الجر في VKI لاستنساخ مجال تدفق على طول خط ركود الهيئات الكروية في VKI Plasmatron 46. وقد قدم مقارنة أولية من انبعاث طبقة حدود التجريبية مع التشكيلات المحاكاة في أماكن أخرى 45.
كان التحليل الميكروسكيل من العينات التي تم فحصها يدل على ظواهر تدهور مختلفة من ألياف الكربون في الهواء البلازما والنيتروجين. مورفولوجيا جليد لوحظ من الألياف ذاب مزيد من الدعم افتراض الاجتثاث التي تسيطر عليها ونشرها، كما اقترحت معدلات الركود متطابقة تقريبا تحت ضغط منخفض (15 هكتوبسكال). وعلاوة على ذلك، فإن abseالامتحانات التنافسية الوطنية من أكسدة المواد الداخلية يجادل ضد تدفق أو نشر الغازات طبقة الحدود الساخنة في عينة الاختبار التي يسهل اختراقها. هذه الأكسدة الداخلية، كما درس عدديا ونغ وآخرون لPICA 47، يمكن أن يؤدي إلى هيكل من ألياف أضعف، مما تسبب في عطل ميكانيكي من المواد، على سبيل المثال، في شكل تشظية 48،49. ولذلك، فإننا نقترح عالية تحليل الميكروسكيل العام جنبا إلى جنب مع اختبار عالية المحتوى الحراري للمواد الكربون المركب التي يسهل اختراقها لتطبيقات الدرع الواقي من الحرارة. والهدف النهائي من تحليل الميكروسكيل يكون التعرف على نشاطية الجوهرية من ألياف الكربون. الصور حل مكانيا يمكن أن تقدم مثل هذا التحليل، على سبيل المثال، من خلال التصوير المقطعي الصغيرة التي ينفذها بانيراي وآخرون. 50. وقد وضعت مدونة المادي على VKI استخدام متقطع تفريد Galerkin لمحاكاة مجمع استجابة الحرارية من المواد المركبة الجر في عمق 51 .هذا كود يستفيد من ثور جديدough مكتبة الفيزيائية والكيميائية الطفرة ++، وتوفير الخصائص الحرارية ونقل مخاليط الغاز، بما في ذلك حساب كل من معدل محدود الغاز المرحلة الكيمياء ومتجانسة / الغاز غير المتجانسة / الصلبة الغاز التوازن الكيمياء 52. ونحن نتوقع مقارنة البيانات التجريبية لدينا إلى رمز الاستجابة المادي، التي هي قادرة على تمثيل الدولة الميكروسكيل من وسط مسامي.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم هذا البحث من B. Helber من زمالة وكالة للإبداع من خلال العلوم والتكنولوجيا (IWT، ملف # 111529) في فلاندرز، والبحث من الشركة المصرية للاتصالات Magin من قبل مجلس البحوث الأوروبي ابتداء غرانت # 259354. ونحن نعترف السيد ب كولين لمساعدته القيمة كمشغل Plasmatron. نحن نعترف بامتنان قانون جورج وستيفن Ellacott لتوفير مواد الاختبار والدعم بالمعلومات.
Materials
| Carbon-bonded carbon fiber | sample shape was a hemisphere of 25mm | ||
| preform | MERSEN (CALCARB) | CBCF 18-2000 | radius attached to a 25mm cylinder |
| UV-VIS-NIR Spectrometer | Ocean Optics | HR4000 | |
| Optical fiber | Ocean Optics | QP600-2-SR/BX, | modified fiber cladding for fixation |
| SpectraSuite | Ocean Optics | ||
| Lens, plano-convex | Ocean Optics | LA4745, 750mm focal length | |
| Two-color pyrometer | Raytek | Marathon Series MR1SC | |
| Digital Delay Generator | Stanford Research Systems | DG535 | |
| High-speed camera | Vision Research | Vision Research Phantom 7.1 |
References
- Sutton, G. W. The Initial Development of Ablation Heat Protection: An Historical Perspective. J. Spacecraft Rock. 19 (1), 3-11 (1982).
- Torre, L., Kenny, J. M., Maffezzoli, A. M. Degradation behaviour of a composite material for thermal protection systems Part I – Experimental characterization. J. Mater. Sci. 33, 3137-3143 (1998).
- Duffa, G. Ablative Thermal Protection Systems Modeling. Amer Inst of Aeronautics. , (2013).
- Laub, B., Venkatapathy, E. Thermal Protection System Technology and Facility Needs for Demanding Future Planetary Missions. International Workshop on Planetary Probe Atmospheric Entry and Descent Trajectory Analysis and Science. , 239-247 (2003).
- Tran, H. K. Development of Lightweight Ceramic Ablators and Arc Jet Test Results. NASA. , (1994).
- Tran, H. K., et al. Phenolic Impregnated Carbon Ablators (PICA) as Thermal Protection Systems for Discovery Missions. NASA. , (1997).
- Ritter, H., Portela, P., Keller, K., Bouilly, J. M., Burnage, S. Development of a European Ablative Material for Heatshields of Sample Return Missions. 6th European Workshop on TPS and Hot structures. , (2009).
- Pulci, G., Tirillò, J., Marra, F., Fossati, F., Bartuli, C., Valente, T. Carbon-phenolic ablative materials for re-entry space vehicles: Manufacturing and properties. Compos: Part A. 41, 1483-1490 (2010).
- Natali, M., Monti, M., Kenny, J. M., Torre, L. A nanostructured ablative bulk molding compound: Development and characterization. Compos: Part A. 42, 1197-1204 (2011).
- Allcorn, E. K., Natali, M., Koo, J. H. Ablation performance and characterization of thermoplastic polyurethane elastomer nanocomposites. Compos: Part A. 45, 109-118 (2013).
- Esper, J., Lengowski, M. . Resin-Impregnated Carbon Ablator: A New Ablative Material for Hyperbolic Entry Speeds. , (2012).
- Rothermel, T., Zuber, C. h., Herdrich, G., Walpot, L. A light weight ablative material for research purposes. , (2014).
- Kendall, R. M., Bartlett, E. P., Rindal, R. A., Moyer, C. B. . , (1968).
- Milos, F. S., Chen, Y. K. Comprehensive model for multicomponent ablation thermochemistry. , (1997).
- Lachaud, J., Mansour, N. N. Microscopic scale simulation of the ablation of fibrous materials. , AIAA 2010-984 (2010).
- Lachaud, J., Cozmuta, I., Mansour, N. N. Multiscale approach to ablation modeling of phenolic impregnated carbon ablators. J. Spacecraft Rock. 47 (6), 910-921 (2010).
- Prabhu, D., et al. CFD Analysis Framework for Arc-Heated Flowfields, I: Stagnation Testing in Arc-jets at NASA ARC. , AIAA 2009-4080 (2009).
- Milos, F., Chen, Y. K. Ablation and Thermal Response Property Model Validation for Phenolic Impregnated Carbon Ablator. J. Spacecraft Rock. 47 (5), 786-805 (2010).
- Loehle, S., Hermann, T., Zander, F., Fulge, H., Marynowski, T. Ablation Radiation Coupling Investigation in Earth Re-entry Using Plasma Wind Tunnel Experiments. , AIAA 2014-2250 (2014).
- Driver, D. M., MacLean, M. Improved Predictions of PICA Recession in Arc Jet Shear Tests. , AIAA paper 2011-20141 (2011).
- Uhl, J., Owens, W. P., Meyers, J. M., Fletcher, D. G. Pyrolysis Simulation in an ICP Torch Facility. , AIAA 2011-3618 (2011).
- MacDonald, M. E., Jacobs, C. M., Laux, C. O., Zander, F., Morgan, R. Measurements of Air Plasma/Ablator Interactions in an Inductively Coupled Plasma Torch. Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 29 (1), 12-23 (2015).
- Bottin, B. . Aerothermodynamic Model of an Inductively-coupled Plasma Wind Tunnel. , (1999).
- Bottin, B., Chazot, O., Carbonaro, M., van der Haegen, V., Paris, S. The VKI Plasmatron Characteristics and Performance. , 6-26 (1999).
- Guariglia, D., Helber, B., Chazot, O. Enhancement of the VKI Plasmatron Facility Capabilities for Testing High HeatFlux re-entry Conditions. , (2015).
- Kolesnikov, A. F. Conditions of Simulation of Stagnation Point Heat Transfer from a High-enthalpy Flow. Fluid Dyn. 28 (1), 131-137 (1993).
- Barbante, P. F., Chazot, O. Flight Extrapolation of Plasma Wind Tunnel Stagnation Region Flowfield. J. Thermophys. Heat Transfer. 20 (3), 493-499 (2006).
- Helber, B., Chazot, O., Hubin, A., Magin, T. Microstructure and gas-surface interaction studies of a low-density carbon-bonded carbon fiber composite in atmospheric entry plasmas. Composites: Part A. 72, 96-107 (2015).
- Svanberg, S. . Atomic and Molecular Spectroscopy. , (1992).
- . . Spectralfit Specair User manual, Version 3.0. , (2015).
- Goldstein, J., Newbury, D., Joy, D., Lyman, C., Echlin, P., Lifshin, E., Sawyer, L., Michael, J. R. . Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. , (2003).
- Scala, S. M., Gilbert, L. M. Sublimation of Graphite at Hypersonic Speeds. AIAA J. 3 (9), 1635-1644 (1965).
- Metzger, J. W., Engel, M. J., Diaconis, N. S. Oxidation and Sublimation of Graphite in Simulated Re-entry Environments. AIAA J. 5 (3), 451-459 (1967).
- Loehle, S., Staebler, T., Reimer, T., Cefalu, A. Photogrammetric Surface Analysis of Ablation Processes in High Enthalpy Air Plasma Flow. , AIAA paper 2014-2248 (2014).
- Boubert, P., Vervisch, P. CN spectroscopy and physico-chemistry in the boundary layer of a C/SiC tile in a low pressure nitrogen/carbon dioxide plasma flow. J. Chem. Phys. 112 (23), 10482-10490 (2000).
- Lachaud, J., Aspa, Y., Vignoles, G. L. Analytical modeling of the steady state ablation of a 3D C/C composite. International Journal of Heat and Mass Transfer. 51, 2614-2627 (2008).
- Vignoles, G. L., Lachaud, J., Aspa, Y., Goyhénèche, J. M. Ablation of carbon-based materials: Multiscale roughness modelling. Compos. Sci. Technol. 69, 1470-1477 (2009).
- Cho, D., Yoon, B. I Microstructural interpretation of the effect of various matrices on the ablation properties of carbon-fiber-reinforced composites. Composites Science and Technology. 61, 271-280 (2001).
- Marynowski, T., Löhle, S., Fasoulas, S. Two-Photon Absorption Laser-Induced Fluorescence Investigation of CO2 Plasmas for Mars Entry. Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 28 (3), 394-400 (2014).
- Fletcher, D. Arcjet flow properties determined from laser-induced fluorescence of atomic nitrogen. Applied Optics. 38 (9), 1850-1858 (1999).
- Feigl, M., Auweter-Kurtz, M. Investigation of SiO production in front of Si-based material surfaces to determine the transition from passive to active oxidation using planar laser-induced fluorescence. , AIAA 2001-3022 (2001).
- Helber, B., Asma, C. O., Babou, Y., Hubin, A., Chazot, O., Magin, T. E. Material response characterization of a low-density carbon composite ablator in high-enthalpy plasma flows. J. Mater. Sci. 49 (13), 4530-4543 (2014).
- Wernitz, R., Eichhorn, C., Marynowski, T., Herdrich, G. Plasma Wind Tunnel Investigation of European Ablators in Nitrogen/Methane Using Emission Spectroscopy. International Journal of Spectroscopy. 2013, 1-9 (2013).
- Hermann, T., Loehle, S., Leyland, P., Marraffa, L., Bouilly, J. M., Fasoulas, S. First results on ablation radiation coupling through optical emission spectroscopy from the vacuum ultraivolet to the visible. , (2015).
- Helber, B., Turchi, A., Chazot, O., Hubin, A., Magin, T. Gas/Surface Interaction Study of Low-Density Ablators in Sub- and Supersonic Plasmas. , AIAA 2014-21222 (2014).
- Turchi, A., Helber, B., Munafò, A., Magin, T. E. Development and Testing of an Ablation Model Based on Plasma Wind Tunnel Experiments. , AIAA 2014-2125 (2014).
- Weng, H., Bailey, S. C. C., Martin, A. Numerical study of iso-Q sample geometric effects on charring ablative materials. International Journal of Heat and Mass Transfer. 80, 570-596 (2015).
- Mathieu, R. D. Mechanical Spallation of Charring Ablators in Hyperthermal Environments. AIAA Journal. 2 (9), 1621-1627 (1964).
- Davuluri, R., Martin, A. Numerical study of spallation phenomenon in an arc-jet environment. , AIAA 2014-2249 (2014).
- Panerai, F., Martin, A., Mansour, N. N., Sepka, S. A., Lachaud, J. Flow-Tube Oxidation Experiments on the Carbon Preform of a Phenolic-Impregnated Carbon Ablator. J. Thermophys. Heat Transfer. 28 (2), 181-190 (2014).
- Schrooyen, P., Hillewaert, K., Magin, T. E., Chatelain, P. Discontinuous Galerkin discretization coupled with sharp interface method for ablative materials. , AIAA 2013-2457 (2013).
- Scoggins, J. B., Magin, T. E. Gibbs Function Continuation for Linearly Constrained Multiphase Equilibria. Combust. Flame. , (2015).
