Особенностью армированных (или в общем случае композиционных) теплозащитных материалов является наличие по крайней мере двух фронтов уноса массы: поверхностного, задающего линейный размер (толщину) теплозащитного покрытия, и внутреннего, определяющего глубину слоя с измененной структурой. При заданных внешних условиях нагрева при определении работоспособности теплозащитного покрытия в целом на первый план выходят либо требования к точности определения характеристик поверхностного разрушения, либо необходимость точного расчета глубины прогрева. Для определения глубины прогрева, помимо теплофизических свойств, важно знать величину скорости перемещения внешней поверхности и ее температуру. Напротив, при квазистационарном разрушении нет необходимости детально исследовать внутренние процессы: достаточно знать суммарное количество тепла, поглощенное материалом, прежде чем он нагреется до температуры разрушения. Однако время установления квазистационарного разрушения и, следовательно, общая толщина унесенного слоя материала существенно зависят от его теплофизических свойств, в частности коэффициента теплопроводности.
Только два параметра в одинаковой степени могут явиться характеристиками процесса при поверхностном разрушении и нестационарном прогреве материала: это температура поверхности и темп изменения температуры во внутренних слоях. При отсутствии уноса массы с внешней поверхности и заданной скорости изменения однозначно определяется время, за которое температура достигнет установленного предела. Например, при 100 К/с уже через 10—15 с на поверхности теплозащитного покрытия достигаются условия, благоприятные для разрушения. На этом отрезке времени глубина прогрева глубиной прогрева понимать положение изотермы.
При наличии уноса массы с внешней поверхности пользовать для оценок формулы квазистационарного разрушения. В соответствии с результатами этой главы получим для максимального те па нагрева, который в данном случае имеет место в прилегающем к поверхности слое материала. Однако, прежде чем будет достигнут режим квазистационарного нарушения с линейной скоростью пройдет интервал времени. Рассмотрим характерный численный пример. Пусть покрытие с коэффициентом температуропроводности, температуре разрушения 2300 К подвергается тепловому воздействию в течении времени 50 с. Изменение теплостойкости покрытия свяжем с вел чиной задаваемой скорости квазистационарного разрушения. Результаты показывают, как изменяется соотношение между глубиной прогрева и темпом изменения температуры
11 июля 2012
