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Advancing Space Debris Protection with Fiber-Metal Laminates (FML)

Projektbeschreibung

Raumfahrzeuge vor Trümmereinschlägen schützen – mithilfe von Faser-Metall-Laminaten der nächsten Generation

Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme unterstützte Projekt SPACE-FML-PROTECTION zielt darauf ab, eine neue Generation von leichten und wirksamen Faser-Metall-Laminaten (FML) zu entwickeln, um den Schutz von Raumfahrzeugen vor Hochgeschwindigkeitsaufprall (hypervelocity impact, HVI) durch Weltraummüll zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird ein Schild aus Aluminiumlegierungen in Verbindung mit Hochleistungsfasern (Gewebe) mit auxetischen Eigenschaften entwickelt. Die Gewebe werden in optimaler Schichtenfolge innerhalb der FML-Struktur angeordnet, um die Streuung zu begrenzen und die Energieabsorption beim Aufprall zu verbessern. Unter Verwendung fortschrittlicher Computersimulationen wird das Verhalten der FML unter HVI-Bedingungen modelliert und analysiert. Letztlich werden Experimente in einer Hochgeschwindigkeits-Aufprallanlage durchgeführt, um die Berechnungsmodelle zu validieren und das Design der FML zu optimieren.

Ziel

This research project, SPACE-FML-PROTECTION, focuses on the creation of new fiber-metal laminates (FML) to improve spacecraft protection against hypervelocity impacts (HVI). The project focuses on improving the performance of traditional monolithic aluminum bumpers while maintaining the same overall thickness and weight. To do so, it will investigate the use of aluminum alloys combined with high-performance fibers such as Xtegra® fabrics, which exhibit auxetic properties. These fabrics will be arranged in an optimized layer sequence within the FML structure to minimize dispersion and improve energy absorption during impact. To ensure the success of the project, advanced numerical simulations using a hybrid Finite Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics (FEM-SPH) framework will be employed to model and analyze the behavior of the FMLs under HVI conditions. Experimental validation will be carried out using a gas gun and a hypervelocity impact facility to validate the numerical models and optimize the FML designs. The results will be used to develop a ballistic limit equation to predict the critical debris size that the armor can withstand. In addition, a whole life cycle assessment (LCA) will be conducted to evaluate the environmental impact of new FMLs compared to existing shielding systems. This multidisciplinary approach is expected to result in a new generation of lightweight and effective shielding materials for spacecraft, improving their protection from space debris while minimizing environmental impact. The results of the project will have important implications for the aerospace industry, potentially reducing manufacturing costs and improving the safety and longevity of space missions.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
Netto-EU-Beitrag
€ 209 914,56
Adresse
CALLE MADRID 126
28903 Getafe (Madrid)
Spanien
Region
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (1)