nyheter

I termisk beskyttelsesdesign av luftfartsprodukter, for komponenter som krever betydelig tykkelse, har komplekse geometrier, eller er utsatt for spenningssprekker, brukes ofte komposittmaterialer som erstatning for tradisjonelle termiske beskyttelsesbelegg. Videre tilbyr kompositt termiske beskyttelsesstrukturer allsidige produksjonsalternativer: de kan raskt formes direkte på det spesifikke termiske beskyttelsesstedet, eller de kan limes på plass ved hjelp av prefabrikkerte kompositt termiske beskyttelseshylser, og dermed tilby de klare fordelene med en effektiv og praktisk forberedelsesprosess. For tiden er fenoliske glassfiberkompositter mye brukt i termiske beskyttelsesstrukturer på grunn av deres mange fordeler, inkludert strukturell stabilitet, høy temperaturmotstand, høyt forkullingsutbytte, lav ablasjonshastighet, høy mekanisk styrke og utmerket slagfasthet.

Fenoliske glassfiberkompositterhar et betydelig potensial for utbredt anvendelse innen luftfartssektoren. Deres termiske beskyttelsesmekanisme involverer et synergistisk samspill av flere beskyttelsesprosesser, inkludert hemming av varmeledning, endoterm pyrolyse, termisk isolasjon gitt av forkullingslaget og strukturell støtte. Denne artikkelen vil primært analysere den termiske beskyttelsesmekanismen fra perspektivene til varmeledningshemming, endoterm pyrolyse og termisk isolasjon gitt av forkullingslaget.

1. Hemming av varmeledning

Innenfor fenoliske glassfiberkompositter har selve fenolharpiksmatrisen en iboende lav varmeledningsevne, noe som bidrar til å redusere ledningen av ekstern varme betydelig. Når komposittmaterialet utsettes for høytemperaturmiljøer som oppstår under flyvning, forplanter varmen seg først innover fra den ytre overflaten. Imidlertid blokkerer den makromolekylære kjedestrukturen som er iboende i fenolharpiksmatrisen, varmeledningsbanene, og forårsaker dermed en markant reduksjon i varmeoverføringshastigheten. Samtidig endrer tilstedeværelsen av glassfibre i kompositten ytterligere de interne varmeledningsbanene. Dessuten viser grensesnittet mellom glassfibrene og fenolharpiksen høy termisk motstand; følgelig møter varme ytterligere impedans når den passerer dette grensesnittet, noe som ytterligere hemmer varmeledningsprosessen og effektivt senker temperaturstigningshastigheten i komposittmaterialet.

2. Endoterm pyrolyse

Når fenolharpiksen utsettes for høytemperatur ytre miljøer, gjennomgår den kontinuerlige pyrolysereaksjoner. Denne pyrolyseprosessen er en endoterm reaksjon: Ved opptak av termisk energi brister de kjemiske bindingene i fenolharpiksmolekylene, noe som fører til at materialet dekomponeres til småmolekylære gasser og karbonholdige rester. Denne prosessen forbruker effektivt den termiske energien som overføres fra det ytre miljøet til komposittens overflate, og senker dermed samtidig overflatetemperaturen til komposittmaterialet. 3. Termisk isolasjon via forkullingslaget

Etter hvert som pyrolysereaksjonen fortsetter, dannes det gradvis et forkullet lag på overflaten avfenolharpikskomposittDette forkullede laget har en porøs struktur, med porer fylt med gasser som viser ekstremt lav varmeledningsevne. Denne egenskapen forbedrer komposittens varmeisolasjonsevne ytterligere. Samtidig har forkullet laget en hard overflatetekstur som er i stand til å motstå spesifikke aerodynamiske trykk og mekaniske belastninger, og beskytter dermed det underliggende, uforkullede materialet mot erosjonseffektene av høytemperaturgasstrømmer. Forkullet laget som genereres på komposittoverflaten tjener ikke bare en isolerende funksjon, men reduserer også til en viss grad massetap i kompositten, og forlenger dermed levetiden til den termiske beskyttelsesstrukturen.