elagabal писал(а):
Давай Хермес рассказывай какие технологичные ЖРД и расскажи в чем отношения между абляционной защитой и применения композитов в корпусе ракет.....
Ну так начнем:
Для начала про теплозащитные материалы(ТЗМ).
Наиболее эффективной теплозащитой является использование так называемых жертвенных материалов, в которых при поглощении тепла проходят многочисленные энергоемкие эндотермические физико-химические превращения, которые называются термином "абляция". В термин абляция входят такие явления как плавление, кипение, сублимация, термоокислительная и механическая деструкция, горение ... + процессы тепло-массо обмена. Тепловой поток поступающий из окружающей среды, поглощается, рассеивается, задерживается различными механизмами: теплопроводностью, конвекцией, переизлучением. Эффективность абляционных ТЗМ снижается при длительном воздействии, и увеличивается с повышением температуры рабочей среды. Основными абляционными ТЗМ являются полимерные композиты. Для примера для плавления 1 кг стали требуется 630 кДж, а для абляции фенольного асботекстолита 2100 кДж. Время прогара( температура пламени 2750 градусов цельсия) идентичных образцов: фенольноый кварцетекстолит - 200с, фенольный асботекстолит - 190с, сталь-70с.
Объясню почему так получается. Есть такой показатель у полимеров, называется коксовое число, он отражает количество углерода в процентах после сжигания полимера. У фенолоформальдегидной смолы( лак ЛБС-1) оно например равно 55%, а у полиметилсилоксана до 90%. Это значит что после сжигания, остается слой углерода, который прекрасно держит температуру и при этом еще переизлучает тепловые потоки в сторону противоположенную защищаемой поверхности. Реализуется соотношение Скорость уноса вещества > скорости прогрева.
Сущесвует несколько основных типов полимерных абляционных ТЗМ:
Низкотемпературные низкоэнтальпийные сублимирующиеся ТЗМ
Температуры эксплуатации до 1700 градусов цельсия. Могу выдерживать тепловые потоки до 4200 кВт на кв метр.
Большинство такой защиты делается на основе резин и каучуков, так же из хлорсульфированного полиэтилена + есть варианты на основе эпоксидок.
наполнителями выступают сажа, фенольные полые микросферы, порошки оксидов, порошки и волокна из тефлона и капрон( один из первых случаев примения волокон в ТЗМ)
Высокотемпературные высокоэнтальпийные сублимирующиеся ТЗМ:
Рабочие температуры до 6000 градусов цельсия. Защищают от тепловых потоков мощностью до 40МВт на кв. метр. Энтальпия плавления 40-60МДж\ кг( вспомните про сталь с её 630 кДж).
Основа таких ТЗМ углерод-углеродные материалы, углерод-керамические, и их модификации. Они в 34-40 раз эффективнее материалов на основе фенольного связующего и тефлоновых наполнителей. Скорость уноса в раструбе РДТТ при температуре 3300 градусов 0,036-0,04 мм\с.
ТЗМ, аблирующие через стадию плавления:
Основными материалами являются керамики. например для оксида кремния( далеко не самая тугоплавкая керамика) энтальпия плавления 12800 кДж на кг.
Но в реальности современные ТЗМ аблируют по смешанному механизму:
Могу привести интересный пример касаемо наполнителей, а именно хризотиласбеста( ткань АТ-1):
нити состоят из отдельных филаментов толщиной около 0,03 мкм( это ведь нано!:)), которые состоят из 2 девятислойных пачек со слоями SiO MgO. Наполнитель в процессе абляции 6 раз меняет кристаллическую решетку прежде чем распадется. На это тратиться очень много энергии.
Так вернемся к нашим баранам:
Наши МБР с РДТТ имеют композитную несущую оболочку выполненную из органопластика методом намотки. Немного о теплозащитных свойствах органопластиков:
1) Низкая температура разложения
2) Низкая теплопроводность и высокая теплоемкость
3) Образование при абляции большого объема низкомолекулярных паров( это очень важное свойство т.к. чем меньше молекулярная масса тем лучше происходит испарение)
При абляции волокна плавяться и испаряются в температурном интервале деструкции связующего. Из-за образования пустот в местах первоначального нахождения волокон образуется высокопористый кокс. При прохождения через слой кокса продукты пиролиза орг. волокон восстанавливаются и отлагаются в виде пирографита. При оптимальном составе абляция органопластиков проходит в 4-6 раз медленнее, тепло передается в 2 раза хуже и масса защиты на 30% меньше чем при использовании кремнеземных( вспоните хризотиласбест) и асбопластиков.
Так вот получается что облучив из лазИра МБР с оболочкой из органопластика вы получите корку из углерод-углеродного материала, который плавить лазИром через чур сложно.
От лазера очень просто защититься, в отличии от кинетического перехватчика.
http://forum.militaryparitet.com/viewtopic.php?pid=31468#p31468