В действительности тепловой поток, как и другие внешние параметры, может непрерывно меняться во времени, поэтому понятие о квазистационарном режиме разрушения требует дальнейшего обобщения. Если время установления постоянной скорости разрушения, вычисленное по фиксированному в любой момент времени значению, определенному на базе измеренных в этот момент соответствующих внешних параметров, меньше, чем некоторое характерное время изменения самих внешних параметров, то можно говорить о существовании некоторого обобщенного квазистационарного режима разрушения на всем интервале нагрева. Иными словами, речь идет о возможности замены действительного процесса аппроксимирующей ступенчатой зависимостью. Для каждого уровня время установления должно быть меньше продолжительности нагрева с данными постоянными условиями. Число ступеней зависит от амплитуды изменения внешних параметров. В первом приближении разбиение на ступени можно проводить таким образом, чтобы переход от одной ступени к другой изменял соответствующее им квазистационарное значение скорости разрушения не более чем в 2 раза.
Сравнение различных теплозащитных материалов производится большинстве случаев на основе данных испытаний в условиях квазистационарного разрушения. При этом из большой группы теплозащитных материалов отбираются те, которые обладают наименьшей массавой скоростью разрушения или максимальной «эффективной энтальпией». Поэтому определение времени установления квазистационарного режима разрушения является одним из основных этапов подготовь таких экспериментов. Величина однозначно определяет продолжительность работы испытательного стенда. Ясно, что рабочее время, в течение которого производятся измерения, должно намного превосходит, по крайней мере в тех случаях, когда скорость разрушения определяется простым взвешиванием образца до и после эксперимента.
Под глубиной прогрева мы понимаем расстояние от нагреваемой поверхности до некоторой определенной изотермической плоскости. Обычно из всего набора изотерм выделяют, что в безразмерных координатах соответствует. Положение этой изотермы почти совпадает с необходимой толщиной теплоизоляционного слоя, поэтому приведенные ниже численные результаты соответствуют именно этому значению 0ь. Прежде всего особо рассмотрим случай, когда разрушение внешней поверхности отсутствует, а ее температура после некоторого начального периода разогрева фиксируется на постоянном уровне. Формального «установления» теплового режима в теле не происходит, однако со временем изменение глубины прогрева теплозащитного материала становится автомодельным. Наличие начального периода, когда температура поверхности отличалась от постоянного значения, приводит к тому, что автомодельный режим устанавливается не сразу, а по истечении определенного времени. Это время отвечает периоду сглаживания возмущений температурного поля, обусловленных начальными условиями. Численное интегрирование позволило оценить время запаздывания, при постоянном тепловом потоке
11 июля 2012
