uudised

Lennundus- ja kosmosetoodete termokaitse disainimisel kasutatakse traditsiooniliste termokaitsekatete asemel sageli komposiitmaterjale komponentide puhul, mis vajavad märkimisväärset paksust, millel on keerukas geomeetria või mis on vastuvõtlikud pingepragunemisele. Lisaks pakuvad komposiit-termikaitsestruktuurid mitmekülgseid valmistamisvõimalusi: neid saab kiiresti otse konkreetsele termokaitse kohale vormida või neid saab kinnitada eelnevalt valmistatud komposiit-termikaitsehülsside abil, pakkudes seeläbi tõhusa ja mugava valmistamisprotsessi selgeid eeliseid. Praegu kasutatakse fenoolklaaskiudkomposiite laialdaselt termokaitsestruktuurides tänu nende arvukatele eelistele, sealhulgas konstruktsiooni stabiilsusele, kõrgele temperatuurile vastupidavusele, suurele söestumise saagisele, madalale ablatsioonikiirusele, kõrgele mehaanilisele tugevusele ja suurepärasele löögikindlusele.

Fenoolklaaskiudkomposiididomavad märkimisväärset potentsiaali laialdaseks rakendamiseks lennundussektoris. Nende termiline kaitsemehhanism hõlmab mitmete kaitseprotsesside sünergilist koosmõju, sealhulgas soojusjuhtivuse pärssimist, endotermilist pürolüüsi, söekihi pakutavat soojusisolatsiooni ja konstruktsioonituge. See artikkel analüüsib peamiselt termilist kaitsemehhanismi soojusjuhtivuse pärssimise, endotermilise pürolüüsi ja söekihi pakutava soojusisolatsiooni vaatenurgast.

1. Soojusjuhtivuse pärssimine

Fenoolklaaskiudkomposiitides on fenoolvaigu maatriksi enda soojusjuhtivus loomupäraselt madal, mis aeglustab oluliselt välise soojuse juhtimist. Kui komposiitmaterjal puutub kokku lennu ajal esineva kõrge temperatuuriga, levib soojus esialgu välispinnalt sissepoole. Fenoolvaigu maatriksile omane makromolekulaarne ahela struktuur aga takistab soojusjuhtivuse teid, põhjustades soojusülekande kiiruse märkimisväärset vähenemist. Samal ajal muudavad klaaskiudude olemasolu komposiidis veelgi sisemisi soojusjuhtivuse teid. Lisaks on klaaskiudude ja fenoolvaigu vahelisel piirpinnal kõrge soojustakistus; sellest tulenevalt kohtab soojus selle piirpinna läbimisel täiendavat takistust, mis pärsib veelgi soojusjuhtivuse protsessi ja vähendab tõhusalt temperatuuri tõusu kiirust komposiitmaterjalis.

2. Endotermiline pürolüüs

Kõrge temperatuuriga väliskeskkonnaga kokkupuutel läbib fenoolvaik pidevalt pürolüüsireaktsioone. See pürolüüsiprotsess on endotermiline: soojusenergia neeldumisel purunevad fenoolvaigu molekulide keemilised sidemed, põhjustades materjali lagunemise väikemolekulilisteks gaasideks ja süsinikujääkideks. See protsess tarbib tõhusalt väliskeskkonnast komposiidi pinnale ülekantud soojusenergiat, alandades samal ajal komposiitmaterjali pinnatemperatuuri. 3. Soojusisolatsioon söekihi abil

Pürolüüsireaktsiooni käigus moodustub pinnale järk-järgult söekiht.fenoolvaigu komposiitSellel söestunud kihil on poorne struktuur, mille poorid on täidetud äärmiselt madala soojusjuhtivusega gaasidega; see omadus suurendab veelgi komposiidi soojusisolatsioonivõimet. Samal ajal on söestunud kihil kõva pinnatekstuur, mis talub teatud aerodünaamilisi rõhke ja mehaanilisi koormusi, kaitstes seeläbi alust söestumata materjali kõrge temperatuuriga gaasivoogude hõõrdumise ja erosiooni eest. Komposiidi pinnale tekkinud söestunud kiht ei täida mitte ainult isoleerivat funktsiooni, vaid leevendab teatud määral ka komposiidi massikadu, pikendades seeläbi termilise kaitsestruktuuri kasutusiga.