Master's Thesis

Functional tests of thermal structures for space application

Final Thesis 5.3 MB

Author of thesis: Bc. Roman Pavliš

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jakub Mašek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Marek Horák, Ph.D.

Abstract:

Thesis is focusing on measuring material specimens in a thermal-vacuum chamber (TVAC) under predefined inputs such as temperatures and power inputs, and their combination. The first part focuses on TVAC assembly and challenges that have to be taken into account, concerning the vacuum environment and testing. The second part focuses on specimen testing.
  Tests were conducted under low loading pressure for Bronze  (CuSn8) and Aluminum alloy (AL 7075) specimens. In the case of the bronze specimen, comparison of measured data with analytical results was compared and evaluated with correlated confirmation of measured data with the analytical
   solution.  For the aluminum specimen, a methodology for an ideal testing approach was examined, and the limits of the TVAC chamber were observed and set.  Errors and possible changes, which might be applied, were discussed.

Keywords:

Thermo-vacuum testing, TCR, Steady-state, Thermal Conductivity, Non-regulated/Regulated tests

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Študent prezentoval výsledky svojej diplomovej práce komisii. Nasledovali otázky oponenta. Prvá otázka oponenta bola zameraná na vhodnosť zvoleného lepidla pre dosiahnuté teploty počas experimentu. Študent odpovedal na prvú otázku oponenta samostatne ku spokojnosti komisie. Druhá otázka oponenta sa zameriavala na vhodnosť limitovania vplyvu akosti povrchu na tepelnú vodivosť použitím teplovodivých fólii. Študent odpovedal na druhú otázku oponenta samostatne ku spokojnosti komisie. Prvá otázka komisie k práci bola zameraná na vlastné prínosy študenta, ciele a motiváciu práce. Študent odpovedal na otázku samostatne k nízskej spokojnosti komisie. Druhá otázka komisie k práci bola vplyv drsnosti povrchu na výsledky. Študent vysvetluje ako stanovil tento vplyv. Tretia otázka komisie k práci bola zameraná na vplyv vákua na materiály. Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Štvrtá otázka komisie k práci bola zameraná na metodiku merania, so zameraním na postup dosiahnutia ustálených podmienok. Študent odpovedal na otázku samostatne ku spokojnosti komisie. Piata otázka komisie k práci bola či bolo testovaných viac vzoriek. Študent vysvetluje zvolený počet vzoriek. Následne sa prešlo na všeobecnú rozpravu.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Aerospace Technology (N-LKT-P)

Specialization

Aircraft Design (STL)

Composition of Committee

doc. Ing. Ivo Jebáček, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Josef Klement, CSc. (člen)
Ing. Ladislav Chybík (člen)
Ing. Vít Zárybnický (člen)
Ing. Josef Bejdák (člen)
doc. Ing. Dušan Teichmann, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Mašek, Ph.D.

Práce se zabývá experimentálním zkoušením tepelné vodivosti v termo-vakuové komoře a jevy, které ovlivňují přesnost měření a vyhodnocení dat. Student v teoretické části zpracoval komplexní problematiku přenosu tepla a metod jeho měření, včetně současného stavu znalostí a zkušeností s testováním vodivosti na dostupné aparatuře Leteckého ústavu. Na základě chybějících údajů sestavil plán testů a ty samostatně provedl. Výsledky práce poskytují velmi dobrý podklad pro budoucí zpřesnění měření tepelné vodivosti technologií pro kosmické aplikace za proměnných tepelných podmínek. Oceňuji rozsah a hloubku analýzy naměřených dat. Místy je však souvislý text práce bez výrazného členění nebo infografiky a je složité mu porozumět. Práce splňuje cíle zadání, je logicky členěna a vykazuje dobrou kvalitu zpracování. Hodnotím velmi dobře – B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Marek Horák, Ph.D.

   Předložená anglicky psaná diplomová práce je věnována přípravě, provedení a vyhodnocení zkoušek tepelné vodivosti v termo-vakuové komoře Leteckého ústavu FSI VUT Brně. Práce je rozčleněna na osm hlavních kapitol. Na začátku práce je uveden krátký úvod do řešené problematiky. Následující část práce je věnována informacím souvisejícím s teoretickým pozadím termo-vakuových testů, je v ní vysvětlen pojem vakuum a jeho stupně, dále pojem přenos tepla a jeho způsoby, a také definován ustálený stav v tepelných systémech. Dále je popsána konstrukce termo-vakuové komory Leteckého ústavu a její dílčí sub-systémy. Na tuto část navazuje kapitola věnovaná současnému stavu poznání. Druhá polovina diplomové práce je již zaměřena na vlastní experimentální činnost autora. Nejprve se zde autor zabývá specifikací prováděných testů. Poté uvádí metodiku jednotlivých testů včetně přípravy měřícího zařízení a jeho kontroly před a po samotných testech. Dále v práci je uveden přehled a popis všech testů, které sám autor v termo-vakuové komoře provedl. Zmíněna je zde i řada problémů, které se v průběhu měření vyskytly. Na konci práce je uvedeno přehledné shrnutí důležitých zjištění plynoucích z provedených testů a závěrečné zhodnocení dosažených výsledků.

   Předložená diplomová práce svým rozsahem plně odpovídá požadavkům na tento typ závěrečných prací, je velmi kvalitně zpracovaná, přehledná a má velice dobrou grafickou a stylistickou úroveň. Z přehledu provedených testů jasně vyplývá, že se autor pro dokončení své práce musel mnoho hodin věnovat vlastní experimentální činnosti. Práci hodnotím jako velice přínosnou pro další pokračování projektu MHS či projektů zaměřených na obdobnou problematiku. Cíle práce definované v zadání byly splněny v požadovaném rozsahu, a proto práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V práci uvádíte, že teplota THI v některých testech překročila 170°C. Zároveň vyvracíte hypotézu o vlivu teplotní roztažnosti lepidla X-60 na velikost tepelného odporu na rozhraní dvou částí měřeného řetězce. Je však použití tohoto lepidla dle podkladů výrobce pro takto vysoké teploty vůbec vhodné? A pokud není, proč byla měření s takto vysokými teplotami uskutečněna a nemohlo při nich dojít k nevratnému poškození měřících prvků?
  2. V práci se často zmiňujete o významném vlivu jakosti povrchů (čistota, drsnost, rovinnost atd.) na velikost tepelného odporu na rozhraní dvou součástí. Bylo by podle vás vhodné omezit při měření v termo-vakuové komoře tento vliv využitím materiálů jako jsou teplo vodivé fólie, obdobně jako se to dělá v elektrotechnice? Vyjmenujte alespoň některé z materiálů, které se k tomuto účelu v kosmických aplikacích používají.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová