Аблирующий материал

Cтраница 2

При выполнении беспилотных программ конструкция летательного устройства представляет собой баллистическое тело простой формы. Аблирующий материал связывается непосредственно с несущей конструкцией. Трудности, связанные с локальным нагревом, обусловлены требованием прозрачности окон для световых и электромагнитных волн, а также наличием внешних датчиков и антенны. [16]

Аблирующие теплозащитные материалы предназначены для сравнительно кратковременной работы в экстремальных условиях. Переход аблирующего материала в новое фазовое состояние ( деструкция) требует затраты тепловой энергии, происходит при сравнительно невысоком уровне и диапазоне температур и сопровождается выделением газов, создающих на поверхности тела и в его порах участки с весьма низкой теплопроводностью, что позволяет задержать начало интенсивного роста температуры материалов конструкций на несколько десятков минут. Этого бывает достаточно для выполнения конструкцией ее основной функции. Примером могут служить наружные конструкции ракет и спускаемых космических аппаратов разового использования. [17]

Деструкция и унос аблирующего материала предотвращает воздействие сверхвысоких температур на рабочие органы гиперзвуковых летательных аппаратов за счет снижения теплопроводности защитного слоя, которая для стеклопластиков на один-два порядка ниже теплопроводности современных металлов и расхода тепла на плавление волокон и сублимацию продуктов деструкции связующего. [18]

Следует подчеркнуть, что этот метод находит применение и при исследовании аблирующих материалов как в лабораторных условиях, так и при летных испытаниях. Для примера можно сослаться на использование указанного метода в баллистических ракетах Юпитер, с целью определения степени обгораиия ( скорости абляции) носовых концов головных частей, при прохождении ими плотных слоев атмосферы. В качестве датчика излучений использовался радиоактивный кобальт-60, а индуктором служил сцинтилляционный счетчик с фотоумножителем. Показания счетчика с помощью системы телеизмерений передаются на землю. Пластинки слюды, на которые наносится слой изотопа кобальта, закладываются в обмазку конуса таким образом, чтобы при уносе обмазки уносилось бы и пропорциональное количество кобальта-60. Счетчик-регистратор размещается внутри головной части на таком расстоянии от пластинки с кобальтом, чтобы последняя могла рассматриваться, как точечный источник у-излучения. [19]

График, характеризующий влияние температуры сгорания топлива на стойкость материала сопла из фенольной пластмассы с кремнеземистым волокном. [20]

Особое значение приобретает энтальпия при рассмотрении заторможенного потока, образующегося, например, при вхождении летательных аппаратов в плотные слои атмосферы. Так называемая энтальпия торможения является определяющим фактором для разработки теплозащитных устройств и использования аблирующих материалов, защищающих поверхность от эрозионного разрушения. Величина энтальпии определяет собой в этом случае интенсивность теплопередачи тепла от потока к поверхности изделия. Чем выше энтальпия торможения, тем больше возрастает температура поверхностного слоя, тем эффективнее происходит процесс абляции ( плавление, испарение, сублимация, деполимеризация, коксование), тем больше тепла поглощается при структурных превращениях материала и уноса массы, и тем лучше защищается поверхность основной конструкции. Вывод этот, на первый взгляд парадоксальный, подтверждается испытанием теплозащитных материалов: тефлона, пенокерамиков и фенольных пластиков в условиях воздействия плазменной струи. [21]

При более высоких температурах могут быть использованы тугоплавкие окислы, карбиды, бориды и нитриды, которые имеют более высокую излу-чательную способность. Склонность к парообразованию и диссоциации при высоких температурах позволяет использовать их в качестве аблирующих материалов при исключительно высоких температурах. Некоторые из них более устойчивы против окисления, чем тугоплавкие металлы. Однако при менение этих материалов ограничивается их низкой термостойкостью и большой хрупкостью. Армировдние их проволокой или волокнами тугоплавкого металла дает композицию, обладающую оптимальными тепловыми и прочностными характеристиками. [22]

Особое значение они приобрели после того, как найден был эффективный способ защиты конструкции носовых частей баллистических ракет дальнего действия и космических кораблей с помощью аблирующих материалов. Было установлено, что пластмассы имеют высокие значения эффективной энтальпии и коэффициента излучения и поэтому могут хорошо сопротивляться высоким тепловым потокам, обеспечивая теплостойкость до определенных температур, а затем, постепенно разрушаясь и поглощая тепло, защищать основной металл. [23]

Расплавление механически ослабленных тонких поверхностных слоев металла при горячей газовой эрозии, а также испарение и плавление металла при электрической эрозии - это второй характерный тип разрушения материала. Существуют уравнения, устанавливающие-связь между температурой на поверхности уноса массы и скоростью уноса, из решения которых может быть установлена доля тепла, поглощенного в процессе теплопроводности, доля тепла уносимого в пространство вместе с массой и излучаемого с поверхности материала. По теплу, поглощенному в процессе теплопроводности, рассчитывается температура на поверхности несущей конструкции под слоем теплозащитного аблирующего материала. [24]

Температурная характеристика локхита при испытании в воздушной дуге, q х. 400 ккал / м. сек. Н & 5000 ккал / кг. WIA 11 7 кг / ж2. [25]

В настоящее время абляционное охлаждение является наиболее эффективным способом защиты летательных аппаратов от интенсивного аэродинамического нагрева при их вхождении в атмосферу. В аблирующих системах наружный поверхностный материал защищает внутренний поглощением и задержкой поступающего тепла. Тепло поглощается за счет скрытой теплоты фазового перехода и задерживается введением в пограничный слой газообразных продуктов распада. При разложении соединения, используемого в качестве аблирующего материала, получается обугленный остаток, который имеет низкую теплопроводность ( и, таким образом, обеспечивает некоторую тепловую изоляцию) и более высокую теплоизлучательную способность, облегчающую рассеяние тепла. [26]

Страницы: 1 2