Теплозахист
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Теплозахист

Теплозахист, засіб забезпечення нормального температурного режиму в установках і апаратах, що працюють в умовах підведення до поверхні означає. теплових потоків. Т. широко поширена в авіаційній і ракетній техніці для захисту літальних і космічних апаратів від аеродинамічного нагріву при русі в щільних шарах атмосфери, а також для захисту камер згорання і сопел повітряно-реактивних і ракетних двигунів.

  Існують активні і пасивні методи Т. В активних методах газоподібний або рідкий охолоджувач подається до поверхні, що захищається, і бере на себе основну частину тепла, що поступає до поверхні. Залежно від способу подачі охолоджувача до поверхні, що захищається, розрізняють декілька типів Т. Конвектівноє (регенеративне) охолоджування — охолоджувач пропускається через вузький канал («сорочку») уподовж внутрішньої (по відношенню до відповідного теплового потоку) сторони поверхні, що захищається. Даний спосіб Т. застосовується в стаціонарних енергетичних установках, а також в камерах згорання і соплах рідинних ракетних двигунів. Загороджувальне охолоджування — газоподібний охолоджувач подається через щілину в охолоджуваній поверхні на зовнішню, «гарячу», сторону, як би загороджуючи її від дії високотемпературного зовнішнього середовища. Загороджувальний ефект струменя охолоджувача зменшується у міру її перемішування з гарячим газом. Тому для Т. великих поверхонь користуються системою послідовно розташованих щілин. Цей метод застосовується в авіації для Т. камер згорання і сопел повітряно-реактивних двигунів, причому як охолоджувач використовують забортне повітря. Плівкове охолоджування аналогічно заградітельному, але через щілину поверхні, що захищається, подається рідкий охолоджувач, створюючий на цій поверхні захисну плівку. По мірі розтікання уздовж поверхні рідка плівка випаровується і розбризкується. Поглинання тепла, що підводиться до поверхні, в даному способі Т. відбувається за рахунок нагрівання і випару плівки рідкого охолоджувача, а також подальшого нагріву його пари. Застосовується для захисту камер згорання і сопел рідинно-реактивних двигунів. Пористе охолоджування — газоподібний або рідкий охолоджувач подається через саму охолоджувану поверхню, для чого останню роблять пористою або перфорованою. Цей метод застосовується при підвищених теплових потоках до поверхні, коли попередні методи Т. виявляються неспроможними. У пасивних методах Т. дія теплового потоку сприймається з допомогою спеціальним чином сконструйованої зовнішньої оболонки або за допомогою спеціальних покриттів, що наносяться на основну конструкцію. Залежно від способу «сприйняття» теплового потоку розрізняється декілька варіантів пасивних методів Т. В теплопоглинальних конструкціях (теплових акумуляторах) відповідне до поверхні тепло поглинається досить товстою оболонкою. Ефективність методу залежить від величини питомої теплоємності матеріалу теплопоглинальної конструкції (найбільш ефективний берилій). «Радіаційна» Т. заснована на вживанні як зовнішня оболонка матеріалу, що зберігає при високих температурах достатню механічну міцність. В цьому випадку майже весь тепловий потік, відповідний до поверхні такого матеріалу, перєїзлучаєтся в навколишній простір. Тепловідвід всередину конструкції, що захищається, мінімальний за рахунок розміщення між зовнішньою високотемпературною оболонкою і основною конструкцією шаруючи з легкого теплоізоляційного матеріалу. Даний спосіб може використовуватися лише для Т. зовнішніх поверхонь апаратів, коли випромінювання від поверхні, що нагрівається, має вільний вихід в зовнішній простір.

  Найбільше поширення в ракетній техніці отримала Т. за допомогою покриттів, що руйнуються. Згідно з цим методом конструкція, що захищається, покривається шаром спеціального матеріалу, частина якого під дією теплового потоку може руйнуватися в результаті процесів плавлення, випару, сублімації і хімічних реакцій. При цьому основна частина тепла, що підводиться, витрачається на реалізацію теплот різних физико-хімічних перетворень. Додатковий загороджувальний ефект має місце за рахунок вдува в зовнішнє середовище порівняно холодних газоподібних продуктів руйнування теплозахисного матеріалу. Цей вигляд Т. використовується для захисту від аеродинамічного нагріву головних частин балістичних ракет і космічних апаратів, що входять з великою швидкістю в щільні шари атмосфери, а також для захисту камери згорання і сопел ракетних двигунів, особливо двигунів твердого палива, де використання ін. методів Т. утруднене. Даний метод Т. володіє підвищеною надійністю в порівнянні з активними методами Т.

  Більшістю використовуваних на практиці теплозахисних покриттів, що руйнуються, є досить складні композиції, що складаються принаймні з двох складових частин — наповнювача і єднального. Завдання наповнювача — поглинути в процесі руйнування за рахунок физико-хімічних перетворень чималу кількість тепла. Завдання єднального — забезпечити досить високі механічні і теплофізичні властивості матеріалу в цілому. Приклад теплозахисних покриттів, що руйнуються, — склопластики і інші пластмаси на органічних і кремнійорганічних єднальних.

  Літ.: Основи теплопередачі в авіаційній і ракетно-космічній техніці, М., 1975; Душин Ю. А., Робота теплозахисних матеріалів в гарячих газових потоках. Л., 1968; Мартін Дж., Вхід в атмосферу, пер, з англ.(англійський), М., 1969; Полежаєв Ю. Ст, Юревіч Ф. Би., Тепловий захист, М., 1975.

  Н. А. Анфімов.