Если при этом образуется плотная структура кокса, что характерно для
связующих с большими коксовыми числами, то для материалов, арми-
рованных волокнами оксидных соединений, механизм термического
разрушения и теплозащитные характеристики определяются реакция-
ми гетерогенного взаимодействия наполнителя и углеродной матрицы,
а для материалов, армированных углеродными волокнами, — сублима-
цией углерода. Если же выход кокса при деструкции связующего мал,
например как у эпоксифенольного (
k
≈
2
, см. работу [3]), то реализу-
ется механизм преимущественно механического уноса углерода.
Аблирующие теплозащитные материалы (ТЗМ) — единственный
тип материалов, обеспечивающих тепловую защиту космических ап-
паратов при входе в атмосферу с суборбитальными скоростями. По-
этому при проектировании таких аппаратов важное значение имеет
достоверность данных об их теплозащитных характеристиках. Срав-
нительную оценку эффективности и выбор ТЗМ обычно проводят по
обобщенным характеристикам, чаще всего по эффективной теплоте
абляции
I
ef
, которую определяют экспериментально на установках
различных типов [14, 15]. Однако величина
I
ef
— это функционал
состояния материала и внешних условий, что необходимо учитывать
при сравнительной оценке теплозащитных характеристик ТЗМ. Из-
вестно [6], с увеличением радиационной составляющей в суммарном
тепловом потоке, воздействующем на спускаемый аппарат (СА), что
имеет место при увеличении скорости входа в атмосферу планет, эф-
фективность аблирующих ТЗМ падает. Поэтому при проектировании
перспективных СА для экспериментальной оценки теплозащитных ха-
рактеристик ТЗМ целесообразно использовать установки лучистого
нагрева. Однако стремление достичь высоких значений плотности те-
плового потока обусловливает необходимость фокусировки излучения
на малой площади, т.е. проведения тепловых испытаний ТЗМ в усло-
виях воздействия пространственно ограниченных пучков излучения
и обоснования возможности практического использования результа-
тов. В настоящей работе, а также в работе [3] приведены результаты
экспериментальных исследований композиционных материалов с су-
щественно различными свойствами, из которых следует, что если фор-
мируется устойчивая форма разрушения — каверна с окружающей ее
областью деструкции, то устанавливается квазистационарный относи-
тельно суммарного уноса массы режим разрушения, причем продук-
ты деструкции связующего удаляются через каверну и, смешиваясь
с продуктами разрушения каверны, взаимодействуют с подводимым
тепловым потоком. Это дает основание для установившегося режима
двухзонной абляции ввести понятие эффективной теплоты абляции,
которая может служить критерием сравнения эффективности различ-
ных теплозащитных материалов при термическом разрушении в усло-
виях лучистого нагрева.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 2 33
