Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_1.html
Дата изменения: Unknown
Дата индексирования: Tue Apr 12 04:20:08 2016
Кодировка: Windows-1251
Поисковые слова: абляция
Абляционные материалы (от позднелат. ablatio- отнятие, устранение), теплозащитные
материалы, действие которых основано на абляции-сложном энергоемком процессе
уноса вещества с пов-сти твердого тела потоком горячего газа. Абляционные материалы 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:
где qк-конвективный тепловой поток к пов-сти материала; qR-радиац. тепловой поток; - суммарный унос массы в результате пиролиза пов-сти, выделения газообразных продуктов и стекания расплава. -энтальпия плавления; GW-унос продуктов пиролиза; -энтальпия физ.-хим. превращений; -коэф. черноты; -постоянная Стефана - Больцмана; ГW-абс. температура пов-сти; qвл-тепло, отводимое в результате вдува газообразных продуктов пиролиза; -тепловой поток к защищаемой пов-сти.
Схема
тепло- и массообмена в комбинированном абляционном материале. А-уносимый
слой; Б-зона абляции; В-неизменный материал; Г пример возможного достижения
зоной Б теплозащищаемой стенки; qk , qR -см.
обозначения в тексте; 7-начальная температура; Т2-т-ра кипения. Т3-,т-ра
плавления, T4-т-ра начала "коксования"; Г5-т-ра начала
термич. разложения; Т6-т-ра теплозащищаемой стенки в момент
времени, соответствующий указанному положению зоны Б; М-направление движения
уносимой массы
Различают
след. виды абляционных материалов: разлагающиеся (политетрафторэтилен, полиэтилен и др.),
сублимирующиеся (напр., графит при температурах ок. 3800 њС, давлениях до 10 МПа
и отсутствии окисляющего агента), плавящиеся (кварц, пенокерамика и др.).
Наиб. распространены армированные орг. и кремнийорг. материалы, абляция
которых характеризуется совокупностью неск. одновременно протекающих процессов,
как показано на рисунке. В начальный момент на пов-сти образуется пленка
расплава и начинается нагрев нижележащих слоев, возникает зона абляции,
т.е. плавления и пиролиза с образованием твердого, обычно пористого углеродного
остатка. С течением времени эта зона смещается в сторону защищаемой пов-сти,
толщина слоя неизменного абляционного материала уменьшается, а температура возрастает. После окончания
воздействия высокотемпературного газового потока зона абляции может достигнуть
защищаемой пов-сти, что допустимо лишь по истечении расчетного времени
работы изделия.
Абляционные материалы
могут быть твердыми (на основе термореактивных синтетич. смол и линейных
полимеров) и эластичными (на основе нитрильного этилен-пропиленового, синтетич.
изо-пренового каучука и др.); армирование материалов волокнистыми наполнителями
существенно улучшает их абляционные свойства (табл. 1 и 2).
Табл. 1.-АБЛЯЦИЯ ПОЛИМЕРОВ В
ДОЗВУКОВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ(испытания на кислородно-ацетиленовой
горелке)
Табл.
2-АБЛЯЦИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ПЛАСТИКОВ ПРИ СОДЕРЖАНИИ НАПОЛНИТЕЛЯ ОКОЛО 60%
Эластичные
абляционные материалы используют главным образом для защиты камер сгорания крупногабаритных ракетных
двигателей, для внеш. теплозащиты гиперзвуковых самолетов, ракет и космич.
аппаратов, входящих в атмосферу Земли или др. планет. Их эластичность,
характеризуемая, например, относит. удлинением при разрыве, может составлять
200% и более. Низкую плотность абляционных материалов (до 0,16 г/см3) обеспечивают
введением пенообразователей или полых стеклянных, фенольных или др. микросфер
(т. наз. синтактные абляционные материалы).