uutiset

Ilmailu- ja avaruustuotteiden lämpösuojaussuunnittelussa komposiittimateriaaleja käytetään usein perinteisten lämpösuojapinnoitteiden korvikkeena komponenteille, jotka vaativat huomattavaa paksuutta, joilla on monimutkaisia ​​geometrioita tai jotka ovat alttiita jännityshalkeilulle. Lisäksi komposiittiset lämpösuojarakenteet tarjoavat monipuolisia valmistusvaihtoehtoja: ne voidaan muovata nopeasti suoraan tiettyyn lämpösuojauskohtaan tai ne voidaan liimata paikoilleen valmiiden komposiittisten lämpösuojaholkkien avulla, mikä tarjoaa tehokkaan ja kätevän valmistusprosessin selkeät edut. Tällä hetkellä fenolilasikuitukomposiitteja käytetään laajalti lämpösuojausrakenteissa niiden lukuisten etujen vuoksi, mukaan lukien rakenteellinen stabiilius, korkean lämpötilan kestävyys, korkea hiiltymisaste, alhainen ablaationopeus, korkea mekaaninen lujuus ja erinomainen iskunkestävyys.

Fenoliset lasikuitukomposiititniillä on merkittävä potentiaali laajalle levinneille sovelluksille ilmailu- ja avaruusalalla. Niiden lämpösuojausmekanismiin kuuluu useiden suojausprosessien synergistinen vuorovaikutus, mukaan lukien lämmönjohtavuuden esto, endoterminen pyrolyysi, hiiltuneen kerroksen tarjoama lämpöeristys ja rakenteellinen tuki. Tässä artikkelissa analysoidaan ensisijaisesti lämpösuojausmekanismia lämmönjohtavuuden eston, endotermisen pyrolyysin ja hiiltuneen kerroksen tarjoaman lämpöeristyksen näkökulmista.

1. Lämmönjohtavuuden esto

Fenolilasikuitukomposiiteissa fenolihartsimatriisilla itsellään on luonnostaan ​​alhainen lämmönjohtavuus, mikä hidastaa merkittävästi ulkoisen lämmön johtumista. Kun komposiittimateriaali altistetaan lennon aikana esiintyville korkeille lämpötiloille, lämpö etenee aluksi ulkopinnalta sisäänpäin. Fenolihartsimatriisin luontainen makromolekyylinen ketjurakenne kuitenkin estää lämmönjohtavuuden reittejä, mikä aiheuttaa merkittävän lämmönsiirtonopeuden hidastumisen. Samanaikaisesti lasikuitujen läsnäolo komposiitissa muuttaa edelleen sisäisiä lämmönjohtavuusreittejä. Lisäksi lasikuitujen ja fenolihartsin välinen rajapinta on erittäin lämmönkestävä; näin ollen lämpö kohtaa lisää impedanssia kulkiessaan tämän rajapinnan läpi, mikä estää entisestään lämmönjohtavuusprosessia ja alentaa tehokkaasti lämpötilan nousunopeutta komposiittimateriaalissa.

2. Endoterminen pyrolyysi

Kun fenolihartsi altistuu korkealle ulkoiselle lämpötilalle, se käy läpi jatkuvia pyrolyysireaktioita. Tämä pyrolyysiprosessi on endoterminen reaktio: lämpöenergiaa absorboidessaan fenolihartsimolekyylien kemialliset sidokset rikkoutuvat, jolloin materiaali hajoaa pienimolekyylisiksi kaasuiksi ja hiilipitoisiksi jäännöksiksi. Tämä prosessi kuluttaa tehokkaasti ulkoisesta ympäristöstä komposiitin pintaan siirtyneen lämpöenergian, jolloin samanaikaisesti komposiittimateriaalin pintalämpötila alenee. 3. Lämmöneristys hiiltymiskerroksen avulla

Pyrolyysireaktion edetessä pinnalle muodostuu vähitellen hiiltymiskerros.fenolihartsikomposiittiTällä hiiltukerroksella on huokoinen rakenne, jonka huokoset ovat täynnä erittäin alhaisen lämmönjohtavuuden omaavia kaasuja. Tämä ominaisuus parantaa entisestään komposiitin lämmöneristyskykyä. Samanaikaisesti hiiltukerros muodostaa kovan pintarakenteen, joka kestää tiettyjä aerodynaamisia paineita ja mekaanisia kuormia, suojaten siten alla olevaa hiiltymätöntä materiaalia korkean lämpötilan kaasuvirtausten hankaus- ja eroosiovaikutuksilta. Komposiittipinnalle muodostuva hiiltukerros ei ainoastaan ​​toimi eristävänä tehtävänä, vaan se myös jossain määrin lieventää komposiitin massahäviötä, mikä pidentää lämpösuojarakenteen käyttöikää.