Общая задача исследования разрушающихся теплозащитных материалов

Общая задача исследования разрушающихся теплозащитных материалов требует установления определяющего механизма разрушения и получения зависимости основных характеристик уноса массы в виде функций от температуры поверхности и внешних условий обтекания. С этой целью целесообразно разбить все многообразие теплозащитных материалов на несколько классов, исходя из предполагаемого определяющего механизма разрушения. Будет рассмотрено пять таких классов:

1) сублимирующие материалы;

2) разлагающиеся материалы;

3) материалы, химически реагирующие с компонентами набегающего газового потока;

4) оплавляющиеся материалы;

5) композиционные материалы.

При изучении последнего класса материалов требуется учитывать взаимное влияние различных элементарных процессов разрушения друг на друга. При этом необходимо выявить условия, при которых такое влияние может качественным образом отразиться на интенсивности уноса массы или температуре разрушения. Конечно, перечисленные пять классов теплозащитных материалов не могут закрыть все разнообразие химических веществ и их композиций, с которыми приходится встречаться на практике. Более того, ниже будут приведены лишь те механизмы разрушения, которые могут быть описаны на основании строгих термодинамических или гидродинамических соотношений. Из рассмотрения выпали различные гипотезы; механической эрозии, требующие введения эмпирических зависимостей, для предельных условий термопрочности.

Такое ограничение вызвано, прежде всего, желанием авторов найти общий подход к построению методов расчета разрушающихся теплозащитных материалов. Важно также, чтобы все теплофизические, кинетические и другие параметры расчетных моделей однозначно характеризовали сам материал, а не характер его нагрева или разрушения. Точнее, указанные параметры не должны изменяться при переходе от одних условий эксплуатации к другим. В последующих главах будут описаны механизмы разрушения основных представителей разрушающихся теплозащитных материалов. Для определенности каждый раз будут указаны некоторые «эталонные» материалы данного класса. Эксперименты указали на некоторую «консервативность» механизма разрушения к химическому составу: небольшие добавки инородных компонент не меняют существа зависимостей параметров разрушения от характеристик набегающего газового потока. Поэтому все представленные численные результаты могут быть распространены на целую группу материалов.