Абляционные материалы

Асбест является одним из наиболее распространенных наполнителей для фенольных смол и используется в пресс-композициях, кислото- и щелочестойких материалах, фрикционных тормозных накладках и абляционных материалах. Асбест — общий термин для волокнистых силикатов. Его месторождения встречаются главным образом в Италии, Канаде, КНР, Родезии и СССР. Волокна асбеста обладают высокими прочностью при растяжении и гибкостью, а также высокой стойкостью к действию повышенных температур и химических реагентов [15, 16]. При их использовании в пресс-композициях большое значение имеет длина волокон. По наиболее распространенной канадской классификации асбестовое волокно подразделяют иа семь групп (от 1 до 7) с подгруппами О, Р, К, М, Н, Т, 2. Волокна группы I имеют наибольшую длину (сырье, отсортированное вручную), в группы 4—7 входят короткие измельченные волокна, тогда как группа 7 включает отходы н порошок. Физико-механические свойства асбеста приводятся в табл. 10.4. [c.150]

В авиакосмической промышленности широко используют композиционные материалы, такие как стекло- и углепластик, а также углерод-углеродные композиты, которые, в свою очередь, могут выступать в качестве обшивок сэндвичевых или сотовых структур, усиленных металлическими или неметаллическими сотами, пластическими пенообразными материалами, бальзой и т.п. Некоторые структуры могут иметь слои из резины, пробки и абляционных материалов. Получили распространение также полностью металлические соты, в которых обшивка соединена с ячейками с помощью клея или сварки с припоем. В самолетах применяют силовые элементы (стрингеры), соединенные с металлической обшивкой с помощью клея и заклепок. [c.322]

Ф.-ф.в. используют в чистом виде и в смеси с др. волокнами (гл. обр. с термостойким полиамидным волокном номекс) для изготовления спецодежды для огневых работ, белья, одеял, драпировочных тканей, абляционных материалов и др. Возможно исиользование Ф.-ф.в. для иолучения углеродных волокон (выход углерода при карбонизации 60%). [c.354]

От свойств отдельных материалов часто зависит возможность создания той или иной машины или аппарата. Так, для осуществления космических полетов с человеком на борту весьма большое значение имеют скромные по стоимости абляционные материалы, защищающие корпус корабля от сгорания нри прохождении через плотные слои атмосферы. На протяжении длительного пути своей истории человек использовал более или менее легкодоступные природные материалы. Ему потребовались многие века и даже тысячелетия, чтобы превратить некоторые из них вначале случайно, а затем опытным путем в металлы и их сплавы, керамику, стекло, бумагу и т. п. Это приводило к коренным изменениям в условиях труда и быта человека. Появление машины и машинного производства привело к увеличению потребности в железе и созданию черной металлургии. [c.67]

Углеродные ткани рекомендуется применять в управляемых снарядах, они предназначены для борьбы с расслаиванием, растрескиванием и другими вредными последствиями эрозионного воздействия на абляционные материалы. [c.330]

Абляционные материалы наносят на наружную поверхность конструкционных материалов и таким образом защищают несущую конструкцию от воздействия высоких температур окружающей среды. Взаимодействие окружающей среды при высокой температуре с абляционным материалом вызывает определенную эрозию поверхности жертвенного слоя. Тепловые процессы, сопровождающие этот унос массы, протекающие с поглощением тепла, автоматически регулируют температуру поверхности и в значительной мере ограничивают тепловой поток, который поступает к защищаемой поверхности. [c.401]

Абляционные материалы обычно представляют собой пластмассы, керамику или их комбинацию . Наиболее широко распространены пластмассы и композиции на их основе. Одними из наиболее важных [c.401]

Первыми известными абляционными материалами были метеориты. Эти термически разрушающиеся тела впервые показали принципиальную возможность тепловой защиты сверхзвуковых летательных аппаратов. Быть может эти тела хранили секреты приспособления к очень высоким температурам окружающей среды. В связи с этим были начаты исследования с целью определения структуры и состава метеоритов. Полученные данные оказались очень интересными, хотя практически дали немного. Очевидно, что каменные и железные метеоритные материалы непригодны для создания искусственных теплозащитных систем ввиду их весьма высокой плотности и сомнительной надежности. Поэтому были начаты исследования с целью изучения свойств различных абляционных материалов. [c.402]

Искусственные абляционные материалы были открыты только около 10 лет тому назад. Для защиты и тепловой изоляции металлических конструкций, подвергающихся воздействию выхлопных газов ракетного двигателя, использовали различные методы Обнаружилось, что определенные армированные пластмассы и керамика проявляют значительную стойкость при кратковременном воздействии сверхвысоких температур. Кроме того, выяснилось, что высокая температура окружающей среды локализуется главным образом в тонком поверхностном слое абляционных материалов. Очевидно, что такие теплозащитные материалы могли бы применяться для тепловой защиты космических кораблей, возвращаемых на землю, и систем ракетных двигателей. В последующие годы были исследованы тысячи различных материалов, композиций и конструкций методом их многократных испытаний при высоких температурах. Имитация условий окружающей среды зачастую оказывалась недоступной в лабораторных условиях. Тем не менее был достигнут необходимый температурный интервал условий испытания, и было получено много ценных сведений о свойствах различных материалов. Композиции на основе пластмасс оказались наиболее приемлемыми, так как сочетали уникальные свойства индивидуальных компонентов. Кроме того, оказалось возможным регулировать содержание отдельных компонентов в составе композиций и таким образом обеспечивать необходимые свойства, удовлетворяющие определенным требованиям эксплуатации. Тем временем была разработана и экспериментально подтверждена теория абляции. Эта теория помогла объяс- [c.402]

Множество ценных абляционных материалов было исследовано в лабораторных условиях и успешно испытано в условиях полетов. Ниже приведен список некоторых из этих материалов и композиций. [c.403]

Состав абляционных материалов [c.403]

В настоящее время существует два фактора, ограничивающих применение теплозащитных пластмасс. Во-первых, термическая эффективность и работоспособность абляционных пластмасс снижаются при высоких напряжениях, возникающих при воздействии окружающей среды Во-вторых, полезный срок службы абляционных материалов зависит от времени. В общем случае оптимальным является срок службы, исчисляемый минутами или секундами, причем работоспособность абляционных материалов снижается по мере, увеличения длительности экспозиции. [c.404]

Энергия, рассеиваемая излучением с поверхности, значительно различается для разных полимерных материалов. Это показано на рис. 3, на котором представлены данные о температуре поверхности, излучательной способности и интенсивности излучения для различных абляционных пластмасс при интенсивном нагреве. Показано, что излучательная способность поверхности не сильно различается для разных абляционных пластмасс и таким образом оказывает незначительное влияние на интенсивность излучения. Однако для различных абляционных материалов температура поверхности изменяется в очень широких пределах. Отчасти она определяется свойствами остаточного материала поверхности и склонна увеличиваться с возрастанием скорости теплопередачи. Некоксующиеся пластмассы, подобные тефлону, полиэтилену и найлону, подвергаются абляции при относительно невысоких температурах поверхности, которые обычно не превышают 870 °С. Следовательно, такие пластмассы способны отдавать излучением только незначительную часть поступающего тепла. Существенно более высокие температуры поверхности наблюдаются для композиций на основе пластмасс, в состав которых входят наполнители неорганического происхождения, например стекло, кварц, асбест и другие волокнистые и неволокнистые наполнители. Для этих материалов температура поверхности определяется главным образом плавлением материала на поверхности, а не компонентами органического связующего. [c.411]

Критерии характеристик абляционных материалов [c.413]

Свойства абляционных материалов в общем случае характеризуют двумя эмпирическими величинами — теплотой абляции и защитным индексом . [c.413]

Реактивные двигатели, работающие на твердом топливе, сравнительно редко используются для испытания абляционных материалов. Вследствие относительно высокой стоимости эксплуатации таких двигателей их используют только для испытания наиболее термостойких материалов в условиях потока выхлопных газов горения твердого топлива. На реактивных двигателях, работающих на твердом топливе, можно достичь широкого изменения условий испытаний в зависимости от состава и количества применяемого топлива и конструкции двигателя. Температуру потока выхлопных газов можно изменять в интервале от 2600 до 3650 °С, а продолжительность работы двигателя может составлять до 70 сек при использовании твердого топлива с добавками или без добавок порошкообразного алюминия. Материалы, предназначенные для изготовления деталей соплового блока, испытывают в виде сопловых вкладышей небольшого размера. Такие вкладыши крепят к выхлопной стороне камеры горения и испытывают путем пропускания потока горячих выхлопных газов. [c.426]

Эксплуатационные характеристики абляционных материалов определяются при помощи контрольно-измерительных приборов. Макроскопические изменения, в частности искажения профиля поверхности материала, качественно определяются в процессе высокотемпературного воздействия путем визуальных наблюдений. Более подробные данные получают при помощи высокоскоростной киносъемки с последующим изучением пленки в увеличенном масштабе. Таким методом фиксируют различные процессы разрушения, происходящие в процессе абляции материала. К ним относятся растрескивание, шелушение, расслаивание, смещение твердых частиц, стекание жидкости, испарение, кипение и др. Последующее оптическое исследование поверхности абляции может дать дополнительную информацию о равномерности и общей картине абляции. Неровности и шероховатость поверхности измеряются оптическим профилометром или щеточным анализатором. [c.427]

Теплоизоляционную способность абляционных материалов в общем случае определяют по показаниям термопары, которую прикрепляют к тыльной стороне испытуемого образца или запрессовывают в него на некоторую глубину. Если необходимо определить распределение температур по поперечному сечению образца, используют ряд термопар, расположенных на различном расстоянии по толщине образца. Качественную картину распространения тепла по поперечному сечению образца можно получить на основании измерения линейной глубины обугливания. Так как температура карбони- [c.429]

Эксплуатационные качества абляционных материалов представляют сложную функцию свойств самих материалов и характеристик окружающей среды. Поскольку характеристики газовых сред при высоких температурах могут сильно различаться между собой, один материал не может отвечать всем требованиям в отношении оптимальности его свойств. Каждый материал проявляет присущие только ему одному эксплуатационные качества в данной газовой среде и может оказаться непригодным в других условиях интенсивного нагрева. [c.430]

Излучательная способность поверхности должна быть близка к единице, чтобы обеспечить максимальную интенсивность излучения. Материалы, которые полностью газифицируются, обеспечивают превосходную тепловую защиту следовательно, желательно, чтобы весь исходный твердый материал был превращен в газообразные продукты непосредственно на поверхности. Определенные свойства и характеристики абляционных материалов в значительной степени связаны со свойствами других материалов конструкции, окружающей средой и параметрами самой конструкции. Следовательно, невозможно дать какие-либо общие рекомендации об оптимальных эксплуатационных свойствах материалов. Так, например, высоковязкий расплав частично испаряется с соответствующим поглощением тепла. Остаток расплава может растекаться по поверхности материа- [c.431]

По направлению потока дымовых газов к раструбу их температура и давление уменьшаются, а скорость увеличивается. В результате действия дополнительных факторов, связанных с высокой турбу-лизацией газового потока, звуковыми и механическими колебаниями (вибрацией) и ударными волнами, возникают напряжения, которые могут вызывать неравномерную асимметричную абляцию. Материалы для раструба, который имеет большой размер, должны обладать малым весом и должны подвергаться абляции равномерно с минимальной скоростью для обеспечения оптимальной эффективности работы соплового блока и критического сечения. Конструкционные материалы обычно изготовляют из армированных пластмасс с ориентированными волокнами из углерода или кремнезема. В некоторых случаях применяется формование с беспорядочной укладкой кремнеземистого или кварцевого волокна. Наружные конструкционные элементы ракеты подвергаются воздействию механических и термических напряжений, которые вызываются давлением газов, вибрацией, ускорениями, усилиями, возникающими при корректировке курса, и различием термического расширения разных конструкционных материалов. Чтобы противостоять воздействию этих факторов, конструкционный материал должен обладать высокой прочностью, соответствующим модулем упругости и сопротивлением короблению. Жаростойкая сталь, титан, алюминий или стеклопластики с высоким. модулем, полученные намоткой, являются наиболее подходящими для изготовления нару кных деталей соплового блока. Применение неметаллических абляционных материалов в реактивных двигателях, работающих на жидком топливе, оказалось также очень эффективным, но относительно мало распространенным. Часто абляционные материалы здесь вообще не нужны, так как само топливо может служить в качестве охладителя. Кроме того, продолжительность горения относительно велика и часто проводят проверочные испытания двигателей в статических условиях работы. [c.451]

Таблица У.13. Механические свойства абляционных материалов [51]

В ряде случаев клееные изделия подвергаются более или менее резкому перепаду температур, часто повторяющемуся, например различные летательные аппараты, транспортные средства, строительные конструкции. Клеи, применяемые в космических аппаратах для крепления абляционных материалов [49], также подвергаются резкому тепловому удару. При этом время перехода от наиболее высокой к наиболее низкой температуре относительно невелико. При эксплуатации строительных конструкций перепад температур наблюдается в течение суток йот сезона к сезону. В некоторых районах нашей страны такой перепад может достигать 100 °С и более. Чем меньше время перепада температур при тепловом ударе, тем в меньшей степени успевают релаксировать температурные напряжения. [c.157]

Сетчатые полишиффовы основания и полиазины представляют интерес как коксующиеся абляционные материалы. [c.190]

Сшитые полишиффовы основания, полученные при использовании трифункциональных мономеров, дают при пиролизе высокие выходы графита и вследствие этого пригодны для использования в качестве абляционных материалов [275, 277]. Выход графита пропорционален плотности полимерной сетки. [c.195]

Абляционные материалы с исключительной термостойкостью изготавливают на основе модифицированных борной кислотой п-аминофенолоформальдегидных смол [13]. Такие смолы получают кипячением в ксилоле с азеотропной отгонкой воды 3 моль п-аминофенола с 1 моль борной кислоты. Образующийся трис-га-аминофенолборат окрашен в синий цвет и растворим в воде. Далее [c.111]

Абляционные материалы -А. м., в статье Абсорбция -А. К числам, обозначащим год, слово год (или г. ) не дается. [c.5]

Схема тепло- и массообмена в комбинированном абляционном материале А-уносимый слой, Б-зона абляции. В-неизменный материал, Г-пример возможного достижения зоной Б теплозашищаемой стенки, Яшу Ял> 9л см обозначения в тексте, 7 -начальная т-ра, -т-ра кипения, Тз- т-ра плавления, 7 -т-ра начала коксования , Т -т-ра начала термич разложения, Т -т-ра теплозаццпцаемой стенки в момент времени, соответствующий указанному положению зоны Б, М-направление движения уносимой массы [c.13]

АБЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (от позднелат. аЫа-1ю-отнятие, устранение), теплозащитные материалы, действие к-рых основано на абляции-сложном энергоемком процессе уноса в-ва с пов-сти твердого тела потоком горячего газа. А. м. наносят на пов-сть ракет, космич. аппаратов и камер сгорания ракетных двигателей для обеспечения температурного режима их работы при воздействии интенсивных тепловых потоков В общей форме абляция м б описана след уравнением [c.13]

Достижения в сверхзвуковой авиации, ракетной технике и других областях тесно связаны с применением чрезвычайно высоких температур. Температура пламени в ракетных двигателях, работающих на химическом топливе, составляет 2800 X и более. Температура в пограничном с1лое ракетных систем, входящих со сверхзвуковой скоростью в атмосферу планет, превышает 5500 °С. В указанных условиях применение обычных конструкционных материалов в значительной степени ограничено вследствие их неизбежного термического разложения и катастрофической скорости разрушения. Однако они способны выполнять возложенные на них функции в том случае, если они будут защищены от воздействия интенсивных тепловых потоков и высоких температур. Одним из наиболее распространенных методов тепловой защиты является применение нового класса технологических материалов, называемых теплозащитными или абляционными материалами. [c.401]

Существует много различных методов измерения или расчета температур поверхности абляционных материалов в процессе абляции. В испытуемый образец на различную глубину могут быть запрессованы металлические проволочки небольшого диаметра, обладающие известной температурой плавления. После испытания образца визуально, оптическим, рентгенографическим, микроскопическим и металлографическим методами определяют, на какой глубине расплавились проволочки. Более общий метод измерения температуры поверхности заключается в применении оптической радиационной пирометрии с использованием пирометров монохроматического, би-хроматического или суммарного излучения" . При помощи монохроматических приборов определяют яркостную температуру, которую можно пересчитать на истинную температуру поверхности в том случае, когда известна величина излучающей способности. Так как излучающая способность поверхности абляционных пластмасс, вообще говоря, точно не известна, этот экспериментальный метод имеет ограниченное применение. Нижний предел температур абляции можно также определять при помощи монохроматического инфракрасного спектрометра и соответствующей системы зеркал. В этом случае регистрируют спектральное распределение лучистой энергии, излучаемой с поверхности абляции, а затем полученный спектр сопоставляют с характеристическим спектром излучения абсолютно черного тела. Яркостная температура поверхности со-оветствует кривой распределения лучистой энергии абсолютно черного тела, которая точно совпадает с кривой излучения образца в одной точке . Бихроматические пирометры дают возможность измерять истинную температуру поверхности независимо от различия в излучающей способности, так как эти приборы измеряют интенсивность излучения поверхности, соответствующую двум различным спектральным длинам волн. [c.429]

Смолы. Полимерные материалы произвольно относят к классу низко- или высокотемпературных абляционных материалов. Низкотемпературные абляционные материалы, как правило, являются термопластами, например политетрафторэтилен, полиэтилен, найлон и полиметилметакрилат. Эти материалы склонны к деполимеризации и испаряются при нагревании, поэтому температура на поверхности абляции редко превышает 870 °С. Высокотемпературные абляционные материалы термореактивны это —фенольные, эпоксидные, силоксановые, меламиновые и фурановые смолы, фенилсиланы. Эти смолы склонны к структурированию и образованию полимерного углерода при воздействии высоких температур. В этой случае температура их поверхности определяется температурой образующегося обуглившегося слоя и склонна повышаться с возрастанием скоростей нагрева. Для некоторых карбо-низующихся фенольных пластмасс в условиях, моделирующих условия возврата в плотные слои атмосферы со сверхзвуковой скоростью, температура поверхности достигала 3000 °С. В общем случае низкотемпературные абляционные Аштериалы применяются тогда, когда тепловой поток из окружающей среды сравнительно невелик, или если желательно получить большой объем низкомолекулярных газов для блокирования конвективного нагрева, или, наконец, когда нужна максимальная тепловая изоляция несущей конструкции. Высокотемпературные абляционные смолы рекомендуют для тепловой защиты от воздействия окружающих сред, вызывающих исключительно высокие скирости нагрева. Были проведены широкие исследования абляции смолообразных полимерных материалов. Усло- [c.432]

Тепловые параметры. Конвективный нагрев лучше всего можно предотвратить организацией массопередачи в противоположном направлении. Таким образом, абляционные материалы должны выделять большой объем газов низкого молекулярного веса, для того чтобы блокировать поступающий тепловой поток. Эксплуатация изделий в среде, из которой поступают интенсивные потоки лучистой энергии, требует другой схемы тепловой защиты, так как большинство газов, выделяющихся при абляции, практически прозрачны для излучения. В этом случае поверхность абляции должна иметь хорошие отражательные характеристики или обладать высокой отражательной способностью . Композиция из однородного материала пригодна для неизыенягощегося во времени режима нагрева, но если тепловой импульс является переменным, необходимо использовать неоднородный абляционный материал. При низких скоростях нагрева эксплуатационные свойства материала полностью определяются его теплофизическими свойствами. Для того чтобы свести к минимуму количество поступающего внутрь материала тепла, необходим низкотемпературный абляционный материал. При более [c.442]

Абляционные материалы успешно использовали в неохлаждае-мых камерах горения реактивных двигателей для корректировки полета на низкой высоте. В этих реактивных двигателях, работающих на жидком топливе, поток жидкого топлива недостаточен для обеспечения регенеративного охлаждения. Таким образом, здесь требуются какие-то другие виды охлаждения. Некоторые абляционные армированные пластмассы имеют значительную долговечность при огневых экспозициях порядка 22 мин. Кроме того, они успешно выдерживают несколько тысяч повторных запусков двигателя. Внешний вид 800-граммового реактивного двигателя в разобранном состоянии показан на рис. 17. Передняя часть камеры сгорания изготовлена из [c.452]

В отечественном и зарубежном машиностроении, судостроении, авиационной и др. отраслях промышленности для опрессовки, формования и термического отверждения под давлением изделий из полимерных и композиционных материалов - стекло-, угле-, металлопластиков, резин и др. материалов -.в частности для таких изделий, как теплозащитные покрытия, лонжероны, абляционные материалы и т.п. изделия, для наклейки нагревателей на лопасть и др. целей применяются формующие приспособления - диафрагмы, мембраны, пресс-камеры, ваку-ум-формовочные мешки, чехлы, цулаги и т.п. изделия. [c.45]

Синтактные пластики применяют в строительстве в виде сэнд-вичевых конструкций и для имитации материалов из дерева и мрамора [1, 36]. В течение ряда лет они применяются как конструкционные материалы в авиации и космической технике [81, 147, 180, 226, 280—282]. В последнем случае они используются и как теплоизоляционные, и как абляционные материалы. [c.208]

Фенольные смолы и материалы на их основе (1983) -- [ c.111 , c.112 ]

Конструкционные свойства пластмасс (1967) -- [ c.401 ]

Пластики конструкционного назначения (1974) -- [ c.241 , c.242 ]

Промышленные полимерные композиционные материалы (1980) -- [ c.342 , c.418 ]

Тепло и термостойкие полимеры (1984) -- [ c.190 , c.195 ]

Конструкционные свойства пластмасс (1967) -- [ c.401 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология