Может случиться и так, что компонента, обладающая более высокой теплохимической стойкостью по сравнению с остальными компонентами, не сможет образовать прочного связанного каркаса (примером может служить асботкань). Тогда логично предположить, что даже при высоком содержании этой компоненты в исходном материале она будет подвержена механическому уносу. В этом случае роль определяющей компоненты композиционного теплозащитного материала может выпасть на долю связующего или другого наполнителя, которые имеют достаточную прочность при высоких температурах по отношению к напряжениям сдвига со стороны внешнего течения.
Установить механизм разрушения можно лишь на основании экспериментального и теоретического изучения теплофизических и прочностных свойств материала в условиях аэродинамического воздействия высокотемпературного газового потока. Механизм разрушения является по существу схематической моделью, фиксирующей количество и вид важнейших физико-химических процессов, сопровождающих унос массы теплозащитного материала, и позволяющей рассчитывать и сопоставлять характеристики теплозащитного покрытия в различных условиях. По способу рассеяния или поглощения тепла их целесообразно разбить на следующие четыре группы:
а) аккумуляция тепла веществом при нагреве до температуры разрушения (теплоемкость);
б) излучение от нагретой поверхности;
в) поглощение тепла при фазовых или физико-химических превращениях;
г) снижение конвективного теплового потока к поверхности при вдуве газообразных продуктов разрушения в пограничный слой.
Фазовые превращения являются одним из самых эффективных способов поглощения тепла, особенно переход в газообразное состояние, поскольку теплота сублимации почти на порядок превосходит теплоту плавления. Кроме того, отвод газифицированного вещества сопровождается вдувом массы в пограничный слой. С этих же позиций необходимо рассматривать и химическое взаимодействие отдельных компонент внутри материала между собой, а также с компонентами набегающего потока. Во многих случаях химические реакции протекают с выделением тепла, что ухудшает тепловой баланс в поверхностном слое. Тем не менее образование в результате этих реакций больших масс газообразных продуктов считается положительным явлением, так как оно ведет к снижению доли механически унесенного материала с поверхности и вдуву газа в пограничный слой.
11 июля 2012
