berita

Dalam reka bentuk perlindungan haba produk aeroangkasa, untuk komponen yang memerlukan ketebalan yang ketara, mempunyai geometri yang kompleks, atau mudah terdedah kepada keretakan tegasan, bahan komposit sering digunakan sebagai pengganti salutan perlindungan haba tradisional. Tambahan pula, struktur perlindungan haba komposit menawarkan pilihan fabrikasi yang serba boleh: ia boleh dibentuk dengan cepat terus ke tapak perlindungan haba tertentu, atau ia boleh dilekatkan pada tempatnya menggunakan sarung perlindungan haba komposit pasang siap, sekali gus menawarkan kelebihan tersendiri bagi proses penyediaan yang cekap dan mudah. ​​Pada masa ini, komposit gentian kaca fenolik digunakan secara meluas dalam struktur perlindungan haba kerana pelbagai meritnya, termasuk kestabilan struktur, rintangan suhu tinggi, hasil arang yang tinggi, kadar ablasi yang rendah, kekuatan mekanikal yang tinggi, dan ketahanan hentaman yang sangat baik.

Komposit gentian kaca fenolikmempunyai potensi yang besar untuk aplikasi meluas dalam sektor aeroangkasa. Mekanisme perlindungan haba mereka melibatkan interaksi sinergi pelbagai proses perlindungan, termasuk perencatan pengaliran haba, pirolisis endotermik, penebat haba yang disediakan oleh lapisan arang, dan sokongan struktur. Kertas kerja ini akan menganalisis terutamanya mekanisme perlindungan haba dari perspektif perencatan pengaliran haba, pirolisis endotermik, dan penebat haba yang disediakan oleh lapisan arang.

1. Perencatan Pengaliran Haba

Dalam komposit gentian kaca fenolik, matriks resin fenolik itu sendiri mempunyai kekonduksian terma yang rendah secara semula jadi, yang berfungsi untuk memperlahankan pengaliran haba luaran dengan ketara. Apabila bahan komposit tertakluk kepada persekitaran suhu tinggi yang dihadapi semasa penerbangan, haba pada mulanya merambat ke dalam dari permukaan luar. Walau bagaimanapun, struktur rantai makromolekul yang wujud pada matriks resin fenolik menghalang laluan pengaliran haba, sekali gus menyebabkan pengurangan ketara dalam kadar pemindahan haba. Pada masa yang sama, kehadiran gentian kaca dalam komposit seterusnya mengubah laluan pengaliran haba dalaman. Selain itu, antara muka antara gentian kaca dan resin fenolik mempamerkan rintangan haba yang tinggi; akibatnya, haba menghadapi impedans tambahan semasa ia merentasi antara muka ini, seterusnya menghalang proses pengaliran haba dan berkesan menurunkan kadar kenaikan suhu dalam bahan komposit.

2. Pirolisis Endotermik

Apabila terdedah kepada persekitaran luaran bersuhu tinggi, resin fenolik mengalami tindak balas pirolisis berterusan. Proses pirolisis ini merupakan tindak balas endotermik: setelah menyerap tenaga haba, ikatan kimia dalam molekul resin fenolik akan pecah, menyebabkan bahan tersebut terurai menjadi gas molekul kecil dan sisa karbon. Proses ini berkesan menggunakan tenaga haba yang dipindahkan dari persekitaran luaran ke permukaan komposit, sekali gus menurunkan suhu permukaan bahan komposit secara serentak. 3. Penebat Haba melalui Lapisan Arang

Semasa tindak balas pirolisis berlaku, lapisan arang secara beransur-ansur terbentuk pada permukaankomposit resin fenolikLapisan arang ini mempunyai struktur berliang, dengan liangnya yang dipenuhi dengan gas yang mempamerkan kekonduksian terma yang sangat rendah; ciri ini meningkatkan lagi keupayaan penebat haba komposit. Pada masa yang sama, lapisan arang memberikan tekstur permukaan keras yang mampu menahan tekanan aerodinamik tertentu dan beban mekanikal, sekali gus melindungi bahan yang tidak hangus di bawahnya daripada kesan penggosokan dan hakisan aliran gas suhu tinggi. Lapisan arang yang dihasilkan pada permukaan komposit bukan sahaja berfungsi sebagai fungsi penebat tetapi juga, sehingga tahap tertentu, mengurangkan kehilangan jisim dalam komposit, sekali gus memanjangkan hayat perkhidmatan struktur perlindungan terma.