nyheder

I forbindelse med termisk beskyttelse af luftfartsprodukter anvendes kompositmaterialer ofte som erstatning for traditionelle termiske beskyttelsesbelægninger til komponenter, der kræver betydelig tykkelse, har komplekse geometrier eller er modtagelige for spændingsrevner. Derudover tilbyder komposittermiske beskyttelsesstrukturer alsidige fremstillingsmuligheder: de kan hurtigt formes direkte på det specifikke termiske beskyttelsessted, eller de kan limes på plads ved hjælp af præfabrikerede komposittermiske beskyttelsesærmer, hvilket giver de klare fordele ved en effektiv og bekvem fremstillingsproces. I øjeblikket anvendes phenoliske glasfiberkompositter i vid udstrækning i termiske beskyttelsesstrukturer på grund af deres mange fordele, herunder strukturel stabilitet, høj temperaturbestandighed, højt forkulningsudbytte, lav ablationshastighed, høj mekanisk styrke og fremragende slagfasthed.

Fenoliske glasfiberkompositterhar et betydeligt potentiale for udbredt anvendelse inden for luftfartssektoren. Deres termiske beskyttelsesmekanisme involverer et synergistisk samspil af flere beskyttelsesprocesser, herunder hæmning af varmeledning, endoterm pyrolyse, termisk isolering leveret af forkullingslaget og strukturel understøtning. Denne artikel vil primært analysere den termiske beskyttelsesmekanisme ud fra perspektiverne af varmeledningshæmning, endoterm pyrolyse og termisk isolering leveret af forkullingslaget.

1. Hæmning af varmeledning

Inden for phenoliske glasfiberkompositter har selve phenolharpiksmatrixen en iboende lav varmeledningsevne, hvilket tjener til at forsinke ledningen af ​​ekstern varme betydeligt. Når kompositmaterialet udsættes for de høje temperaturmiljøer, der opstår under flyvning, forplanter varmen sig i første omgang indad fra den ydre overflade. Imidlertid blokerer den makromolekylære kædestruktur, der er iboende i phenolharpiksmatrixen, varmeledningsvejene og forårsager derved en markant reduktion i varmeoverførselshastigheden. Samtidig ændrer tilstedeværelsen af ​​glasfibre i kompositten yderligere de interne varmeledningsveje. Desuden udviser grænsefladen mellem glasfibrene og phenolharpiksen høj termisk modstand; følgelig møder varme yderligere impedans, når den passerer denne grænseflade, hvilket yderligere hæmmer varmeledningsprocessen og effektivt sænker temperaturstigningshastigheden i kompositmaterialet.

2. Endoterm pyrolyse

Når phenolharpiksen udsættes for højtemperaturer i det ydre miljø, gennemgår den kontinuerlige pyrolyse. Denne pyrolyseproces er en endoterm reaktion: Ved absorption af termisk energi brister de kemiske bindinger i phenolharpiksmolekylerne, hvilket får materialet til at nedbrydes til småmolekylære gasser og kulstofholdige rester. Denne proces forbruger effektivt den termiske energi, der overføres fra det ydre miljø til komposittens overflade, hvorved kompositmaterialets overfladetemperatur samtidig sænkes. 3. Termisk isolering via forkulningslaget

Efterhånden som pyrolysereaktionen skrider frem, dannes der gradvist et forkullet lag på overfladen afphenolharpikskompositDette forkullede lag har en porøs struktur, hvor porerne er fyldt med gasser med ekstremt lav varmeledningsevne. Denne egenskab forbedrer yderligere komposittens varmeisoleringsevne. Samtidig har forkullet lag en hård overfladestruktur, der er i stand til at modstå specifikke aerodynamiske tryk og mekaniske belastninger, hvorved det underliggende, uforkullede materiale beskyttes mod erosion og skuring fra højtemperaturgasstrømme. Forkullet lag, der genereres på kompositoverfladen, tjener ikke kun en isolerende funktion, men reducerer også til en vis grad massetab i kompositten, hvorved levetiden for den termiske beskyttelsesstruktur forlænges.