Абляціонние матеріали

Абляціонние матеріали (від пізньолат. ablatio-відібрання, усунення), теплозахисні матеріали, дія яких заснована на абляції - складному енергоємні процеси виносу речовини з поверхні твердого тіла потоком гарячого газу. Абляціонние матеріали наносять на пов-сть ракет, космічн. апаратів і камер згоряння ракетних двигунів для забезпечення температурного режиму їх роботи при дії інтенсивних теплових потоків.

В загальній формі абляція м. б. описана слід. рівнянням:

де qк-конвективний тепловий потік до пов-сті матеріалу; qR-радіації. тепловий потік; -сумарний винесення маси в результаті піролізу пов-сті, виділення газоподібних продуктів і стікання розплаву; -ентальпія плавлення; GW-винесення продуктів піролізу; -- ентальпія фіз.-хім. перетворень; -коеф. чорноти; -постійна Стефана - Больцмана; ГW-абс. т-ра пов-сті; qвл-тепло, що відводиться в результаті вдув газоподібних продуктів піролізу; -тепловий потік до захищається пов-сті.

Схема тепло-і масообміну в комбінованому абляціонном матеріалі: А-що буря шар; Б-зона абляції; В-незмінний матеріал; Г приклад можливого досягнення зоною Б теплозащіщаемой стінки; qk, qR -см. позначення в тексті; 7-початкова т-ра; Т2-т-ра кипіння; Т3-, т-ра плавлення, T4-т-ра початку "коксування"; Г5-т-ра початку тримаючи. розкладання; Т6-т-ра теплозащіщаемой стінки в момент часу, який відповідає вказаному положенню зони Б; М-напрям руху що буря маси

Розрізняють след. види абляціонних матеріалів: розкладаються (політетрафторетилен, поліетилен та ін), сублімує (напр., графіт при т-рах бл. 3800 ° С, тисках до 10 МПа і відсутності окисляє агента), плавкі (кварц, пенокера-мика та ін.) Наиб. поширені армовані орг. і кремнийорган. матеріали, абляція к-яких характеризується сукупністю неск. одночасно процесів, що протікають, як показано на малюнку. У початковий момент на пов-сті утворюється плівка розплаву і починається нагрів нижчих шарів, виникає зона абляції, тобто плавлення і піролізу з утворенням твердого, звичайно пористого вуглецевого залишку. З плином часу ця зона зміщується в бік захищається пов-сті, товщина шару незмінного абляціонного матеріалу зменшується, а т-ра зростає. Після закінчення дії високотемпературного газового потоку зона абляції може досягти захищається пов-сті, що припустимо лише після закінчення розрахункового часу роботи виробу.

Абляціонние матеріали можуть бути твердими (на основі термореактивних синтетичні. смол і лінійних полімерів) і еластичними (на основі Нітрільниє етилен-пропіленові, синтетичні. ізо-пренового каучуку та ін); армування матеріалів волокнистими наповнювачами істотно покращує їх абляціонние св-ва (табл. 1 і 2).

Табл. 1.-абляція ПОЛІМЕРІВ У дозвукових газовий потік (випробування на киснево-ацетиленового пальнику)

Табл. 2-абляція Фенольні пластику при змістом наповнювача БЛИЗЬКО 60%

Еластичні абляціонние матеріали використовують гол. обр. для захисту камер згоряння великогабаритних ракетних двигунів, для зовн. теплозахисту гіперзвукових літаків, ракет і космічн. апаратів, що входять в атмосферу Землі або ін планет. Їх еластичність, що характеризується, напр., Відносить. подовженням при розриві, може становити 200% і більше. Низьку щільність A.M. (до 0,16 г/см3) забезпечують введенням піноутворювачів або порожніх скляних, фенольних або ін мікросфер (т. з. сінтактние абляціонние матеріали).

Список літератури

Бічер М., Розенсвейг Р.Е., "Ракетна техніка. Журнал Американського ракетного суспільства "(рос. пер.), 1961, № 4, с. 81-90;

Конструкційні властивості пластмас, пров. з англ., М., 1967, с. 401-56;

Дубінкер Ю. Б., Донський А. А., еластомірні теплозахисні матеріали. Огляд, М., 1969;

ПолежаевЮ.В., ЮревічФ.Б., Теплова зашита, М., 1976, с. 51-58;

Камалов BC, Виробництво космічних апаратів, М., 1982, с. 236.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.xumuk.ru/