nyheter

Vid termiskt skydd av flyg- och rymdprodukter används ofta kompositmaterial som ersättning för traditionella termiska skyddsbeläggningar för komponenter som kräver betydande tjocklek, har komplexa geometrier eller är känsliga för spänningssprickbildning. Dessutom erbjuder komposittermiska skyddsstrukturer mångsidiga tillverkningsalternativ: de kan snabbt formas direkt på den specifika termiska skyddsplatsen, eller så kan de limmas på plats med hjälp av prefabricerade komposittermiska skyddshylsor, vilket ger de tydliga fördelarna med en effektiv och bekväm beredningsprocess. För närvarande används fenoliska glasfiberkompositer i stor utsträckning i termiska skyddsstrukturer på grund av deras många fördelar, inklusive strukturell stabilitet, högtemperaturbeständighet, högt kolutbyte, låg ablationshastighet, hög mekanisk hållfasthet och utmärkt slagtålighet.

Fenoliska glasfiberkompositerhar betydande potential för utbredd tillämpning inom flyg- och rymdsektorn. Deras termiska skyddsmekanism involverar ett synergistiskt samspel mellan flera skyddsprocesser, inklusive hämning av värmeledning, endoterm pyrolys, värmeisolering från det kolade lagret och strukturellt stöd. Denna artikel kommer primärt att analysera den termiska skyddsmekanismen ur perspektiven värmeledningshämning, endoterm pyrolys och värmeisolering från det kolade lagret.

1. Hämning av värmeledning

Inom fenoliska glasfiberkompositer har själva fenolhartsmatrisen en inneboende låg värmeledningsförmåga, vilket avsevärt fördröjer ledningen av extern värme. När kompositmaterialet utsätts för de högtemperaturmiljöer som uppstår under flygning, sprider sig värme initialt inåt från den yttre ytan. Emellertid hindrar den makromolekylära kedjestrukturen som är inneboende i fenolhartsmatrisen värmeledningsvägarna, vilket orsakar en markant minskning av värmeöverföringshastigheten. Samtidigt förändrar närvaron av glasfibrer i kompositen ytterligare de interna värmeledningsvägarna. Dessutom uppvisar gränssnittet mellan glasfibrerna och fenolhartset hög värmeresistans; följaktligen möter värme ytterligare impedans när den passerar detta gränssnitt, vilket ytterligare hämmar värmeledningsprocessen och effektivt sänker temperaturökningshastigheten i kompositmaterialet.

2. Endotermisk pyrolys

När fenolhartset utsätts för högtemperaturiga yttre miljöer genomgår det kontinuerliga pyrolysreaktioner. Denna pyrolysprocess är en endoterm reaktion: vid absorption av termisk energi brister de kemiska bindningarna i fenolhartmolekylerna, vilket får materialet att sönderfalla till småmolekylära gaser och kolhaltiga rester. Denna process förbrukar effektivt den termiska energi som överförs från den yttre miljön till kompositens yta, vilket samtidigt sänker kompositmaterialets yttemperatur. 3. Värmeisolering via förkolningsskiktet

Allt eftersom pyrolysreaktionen fortskrider bildas gradvis ett förkolningslager på ytan avfenolhartskompositDetta förkolningslager har en porös struktur, med porer fyllda med gaser som uppvisar extremt låg värmeledningsförmåga; denna egenskap förbättrar ytterligare kompositens värmeisoleringsförmåga. Samtidigt uppvisar förkolningslagret en hård ytstruktur som kan motstå specifika aerodynamiska tryck och mekaniska belastningar, och skyddar därigenom det underliggande oförkolnade materialet från skur- och erosionseffekterna av högtemperaturgasflöden. Förkolningslagret som genereras på kompositytan har inte bara en isolerande funktion utan minskar också, i viss mån, massförlust i kompositen, vilket förlänger livslängden för den termiska skyddsstrukturen.