Абляционные материалы
Статьи и работы по химии / Статьи и работы по химии / Абляционные материалы Абляционные материалы

Абляционные материалы (от позднелат. ablatio- отнятие, устранение), теплозащитные материалы, действие которых основано на абляции - сложном энергоемком процессе уноса вещества с поверхности 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:

Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-0.jpg

где qк-конвективный тепловой поток к пов-сти материала; qR-радиац. тепловой поток;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-1.jpg-суммарный унос массы в результате пиролиза пов-сти, выделения газообразных продуктов и стекания расплава;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-2.jpg -энтальпия плавления; GW-унос продуктов пиролиза;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-3.jpg-энтальпия физ.-хим. превращений;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-4.jpg-коэф. черноты;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-5.jpg-постоянная Стефана - Больцмана; ГW-абс. т-ра пов-сти; qвл-тепло, отводимое в результате вдува газообразных продуктов пиролиза;Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-6.jpg -тепловой поток к защищаемой пов-сти. Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-7.jpg

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 , qRОписание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-8.jpg-см. обозначения в тексте; 7-начальная т-ра; 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 т-рах ок. 3800 °С, давлениях до 10 МПа и отсутствии окисляющего агента), плавящиеся (кварц, пенокера-мика и др.). Наиб. распространены армированные орг. и кремнийорг. материалы, абляция к-рых 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 т-ра 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 св-ва (табл. 1 и 2).

Табл. 1.-АБЛЯЦИЯ ПОЛИМЕРОВ В ДОЗВУКОВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ(испытания на кислородно-ацетиленовой горелке) Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-9.jpg

Табл. 2-АБЛЯЦИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ПЛАСТИКОВ ПРИ СОДЕРЖАНИИ НАПОЛНИТЕЛЯ ОКОЛО 60% Описание: http://inkat.ru/images/books/400/referat/78571-10.jpg

Эластичные абляционные материалы используют гл. обр. 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, напр., относит. удлинением при разрыве, может составлять 200% и более. Низкую плотность A.M. (до 0,16 г/см3) обеспечивают введением пенообразователей или полых стеклянных, фенольных или др. микросфер (т. наз. синтактные абляционные материалы).

Смотрите также

Антибиотики
Антибиотики, вырабатываемые микроорганизмами химические вещества, которые способны тормозить рост и вызывать гибель бактерий и других микробов. Противомикробное действие антибиотиков имеет избирательн ...

Получение медноаммиачного волокна (целлюлозы) химическим методом
Среди различных видов искусственного волокна, которые изготовляются из целлюлозы, медноаммиачное волокно занимает особое место. Этот вид искусственного волокна впервые был по лучен давно: е ...

Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам
...