Виявлення механізму руйнування

Складним і разом з тим дуже важливим є виявлення механізму руйнування, тобто встановлення визначальних елементарних фізико-хімічних процесів, що мають місце при руйнуванні теплозахисного матеріалу. На практиці далеко не всі речовини, що володіють високими значеннями теплоти випаровування, можуть бути використані в якості теплозахисних матеріалів. Пояснимо дані по ефективності використання теплоти випаровування різних речовин при певних умовах аеродинамічного нагріву. Низькі значення ефективності у води і металів пов'язані з тим, що при плавленні вони утворюють плівку з дуже низьким значенням в'язкості розплаву, яка практично миттєво здувається з поверхні набігаючим потоком газу. Тому важливо не тільки вибрати речовина з високим тепловим ефектом випаровування, але і розробити систему заходів, що забезпечують обов'язкову реалізацію цього ефекту при руйнуванні поверхні.

Строго кажучи, руйнуються теплозахисні системи є комбінованими, оскільки вони поглинають тепло і одночасно з цим блокують падаючий тепловий потік за рахунок вдуву газу в прикордонний шар (як це має місце в масообмінних способах охолодження); крім того, вони випромінюють тепло з нагрітої поверхні, як і в радіаційному охолодженні. Важливо тільки підкреслити, що сам принцип разрушающейся теплового захисту немислимий без фазового або, в загальному випадку, фізико-хімічного перетворення, що приводить до переходу частини матеріалу в газоподібний стан. Загальні вимоги до теплозахисних системам, побудованим на фізико-хімічних перетвореннях, можна сформулювати наступним чином. Теплозахисні матеріали повинні:

1) поглинати велику кількість тепла при фізико-хімічних перетвореннях;

2) мати високе значення об'ємної теплоємності;

3) володіти хорошою міцністю при високих температурах для забезпечення невеликого механічного виносу маси;

4) по можливості мати високу температуру разрушающейся поверхні і велике значення ступеня чорноти е;

5) утворювати при руйнуванні газоподібні продукти з малою молекулярною масою для ефективного зниження конвективного теплового потоку;

6) при утворенні рідкої плівки її в'язкість повинна бути значною.

Крім того, технологія виготовлення покриття повинна бути простою, покриття повинне бути дешевим і зберігати свої властивості при тривалому зберіганні на повітрі.

Важко знайти матеріал, одночасно задовольняє всім вимогам. Тому вибір проводиться в залежності від конкретних умов. Руйнуються теплозахисні системи завдяки великому числу наявних матеріалів, зокрема полімерів, практично не мають обмежень ні по максимальному тепловому потоку, ні по суммар-24 ному Підведення тепла. Крім того, на відміну від систем пористого охолодження вони володіють високим ступенем надійності, саморегулюванням витрати речовини в залежності від інтенсивності теплообміну не вимагають застосування допоміжних систем (насосів, трубопроводів, клапанів, розподільників і т. д.). Руйнуються теплозахисні матеріали використовуються для захисту космічних апаратів, камер згоряння ракетних двигунів і т. д.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru