ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплозащитные композиции из "Углеводородные и другие жаростойкие волокнисты материалы" В связи с развитием ракетостроения и освоением космоса возникла потребность в создании новых материалов, способных кратковременно противостоять высоким температурам. [c.292] Носовые конуса ракет и космические корабли при прохождении плотных слоев атмосферы подвергаются сильному аэродинамическому нагреву. Это связано с тем, что перед движущимся аппаратом образуется уплотненный слой воздуха, в котором кинетическая энергия молекул воздуха преобразуется в тепловую энергию. Граничный газовый слой, с которым соприкасается движущаяся ракета или космический корабль [78], имеет температуру порядка 5000—6500 °С. Температура возрастает по мере уплотнения воздуха и увеличения скорости полета аппарата. Она также зависит от формы и баллистических параметров ракеты, включающих угол вхождения в плотные слои атмосферы, скорость и высоту полета, подъемную тягу и силу тяги. [c.292] В двигателях ракет также создаются огромные тепловые нагрузки. [c.292] Абляция сопровождается сложными физико-химическими процессами, протекающими в теплоизоляционных элементах конструкции. Температура поверхности пластика под воздействием высокоскоростного газового потока регулируется самим процессом абляции вследствие поглощения, рассеивания и задерживания теплового потока материалом. [c.293] Схематически явление абляции показано на рис. 6.14. Полимерное связующее пластика подвергается пиролизу, в результате чего образуются газообразные продукты и коксовый остаток. Газы поступают в граничный газовый слой, а это ведет к тому, что поверхность, подвергающаяся абляции, оказывается в слое относительно холодного газа. Таким образом, газообразные продукты распада выполняют теплозащитные функции. Температура граничного газового слоя может достигать 16 500 °С, в то время как внутреннего (жидкой фазы и газа) сохраняется на уровне 1650—2000 X. Обугленный слой, при соответствующих аэродинамических условиях, остается на поверхности, выполняя дополнительные теплозащитные функции. Волокнистые компоненты композиции претерпевают фазовое превращение от твердого до жидкого состояния, появляясь на поверхности в виде пузырьков или пленок. Часть расплава испаряется и уносится потоком воздуха (газа). Поглощение тепла в процессе испарения пластика и образование относительно холодного газа на поверхности изделия создает эффект абляционного охлаждения. Теплозащитные свойства материалов оцениваются эффективной теплотой абляции, выражаемой в кал/кг. [c.293] К абляционно-устойчивым материалам относятся стекло- и углепластики. В последние годы применение теплозащитных углепластиков в качестве абляционно-устойчивых материалов возрастает, что связано с их высокими термостойкостью, эрозионной стойкостью (рис. 6.15) и физико-механическими показателями. Действительно, по эрозионной стойкости углепластики превосходят все известные армированные пластики [44]. [c.294] К недостаткам углеродных, и особенно графитированных, волокон относится их высокая теплопроводность. Поэтому в состав углепластиков вводят помимо углеродных и другие жаростойкие волокна с меньшей теплопроводностью. К ним относятся 2гОг-во-локно, 51С-волокно и др. [c.294] При использовании углеродных тканей можно получать детали и изделия методом намотки и при этом выдерживать оптимальные углы наклона армирующего наполнителя в композиции к газовому потоку. Углеродные волокна должны обладать достаточной прочностью в этом случае облегчается переработка тканей в композиции, улучшаются физико-механические свойства углепластиков, от которых зависят и их жаростойкие характеристики. [c.294] Вернуться к основной статье