Рис. 13. Зона термического разрушения углепластика:
а, б
— время нагрева
t
a
= 15
и 18 с;
в
— идеализированная схема зоны разрушения:
1
— исходный материал;
2
— зона деструкции
пучка излучения, что связано с неоднородным распределением плот-
ности потока излучения по сечению пучка и ее снижением на пе-
риферии до уровня, при котором скорость сублимации углерода ста-
новится пренебрежимо малой (если сопоставить диаметр каверны и
распределение плотности потока излучения в пучке излучения, то
можно получить минимальное значение плотности потока излучения
q
min
≈
4
∙
10
4
кВт/м
2
, при котором происходит абляция углепластика).
Каверна и граница зоны деструкции имеют сложный рельеф, отража-
ющий как неоднородность распределения плотности потока излучения
по радиусу, так и существенную роль теплооттока в радиальном на-
правлении за счет высокой теплопроводности углеродной структуры в
зоне деструкции. Профиль каверны имеет форму усеченного конуса,
причем радиус дна каверны близок радиусу максимального значения
= 0
,
5
∙
10
−
3
м в распределении плотности потока излучения по сечению
пучка (см. рис. 2). Профиль зоны деструкции быстро приобретает ста-
ционарную форму, для описания которой может быть использовано
ограниченное число параметров; идеализированная схема зоны разру-
шения приведена на рис. 13,
в
.
На рис. 14 приведены экспериментальные зависимости параме-
тров разрушения, отнесенные к площади выходного сечения кавер-
ны
S
к
=
πd
к,0
/
4 = 3
,
1
∙
10
−
6
м
2
. Как видно, качественно эти зави-
симости подобны аналогичным для материалов СТЭФ и П5-2, но
количественные отличия значительны. Так, при меньшей скорости
уноса массы с фронта каверны для П5-13 имеет место существен-
но б´ольшая скорость уноса массы из зоны деструкции, а ее доля
в суммарном массовом расходе достигает
98
%. Таким образом,
основной унос массы происходит из зоны деструкции, хотя тепло-
вое воздействие локализовано на фронте каверны, откуда следует,
что наиболее энергоемкие физико-химические процессы при терми-
ческом разрушении углепластика имеют место на фронте каверны.
28 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 2
