Загальна швидкість руйнування теплозахисних покриттів

Розглянемо питання – чи існує взагалі в такій ситуації будь-яка загальна швидкість руйнування або при нагріванні композиційний матеріал розпадається на окремі складові, поведінка яких не залежить один від одного. Виявляється, для більшості разрушающихся теплозахисних матеріалів така загальна швидкість існує і практично завжди вдається виявити послідовність (схему) процесів руйнування – надалі вона буде називатися визначальним механізмом руйнування, яка обумовлює появу такої швидкості і дозволяє при будь-яких заданих умовах обтікання розраховувати результуючі характеристики поведінки даного матеріалу в цілому. У композиційних матеріалів механізм руйнування зазвичай визначається поведінкою небудь однієї компоненти, масове зміст якої в матеріалі достатньо велика, або вона в змозі утворити механічно міцний каркас, що володіє кращою серед інших компонент здатністю протистояти аеродинамічному впливу потоку при високих температурах.

Що стосується решти складових композиційного теплозахисного матеріалу, то їх функція в процесі руйнування, звичайно, не зводиться до ролі якогось теплоємність баласту. Завдяки хімічному й фізичному взаємодії з визначальною компонентою вони впливають на винесення маси останньої. Важливо відзначити, що швидкості руйнування всіх невизначених компонентів в композиції можуть виявитися менше «індивідуальних» швидкостей руйнування при даних умовах обтікання. Це зниження обумовлене наявністю теплового, гідродинамічного і дифузійного опорів пористого каркаса з визначальної компоненти, усередині якого відбувається руйнування всіх інших компонент.

Розглянемо механізм вирівнювання лінійних швидкостей руйнування різних складових композиційного теплозахисного матеріалу на прикладі склопластику на органічному сполучному. При квазістаціонарному руйнуванні органічне сполучна, що має дуже низьку температуру термічного розкладання, несеться з тією ж швидкістю, що і тугоплавкий скляний наповнювач. При цьому фронт розкладання сполучного знаходиться в глибині покриття, тобто в області суттєво більш низьких температур і значень теплового потоку. Пори, що утворюються в прогрітому шарі, створюють певний опір дифузії компонент набігаючого газового потоку, ускладнюючи їх хімічну взаємодію з органічним зв'язуючим. З іншого боку, вихід газоподібних продуктів термічного розкладання пов'язаний з подоланням гідродинамічного опору пір. Таким чином, положення фронту термічного розкладання сполучної речовини всередині тугоплавкого скляного каркаса буде визначатися балансом підведеного тепла і хімічно активних компонент, з одного боку, і витрат сполучного – з іншого. Останній відповідає швидкості переміщення зовнішньої поверхні.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru