вести

У дизајну термичке заштите ваздухопловних производа, за компоненте које захтевају значајну дебљину, поседују сложену геометрију или су подложне пуцању услед напрезања, композитни материјали се често користе као замена за традиционалне премазе за термичку заштиту. Штавише, композитне структуре термичке заштите нуде разноврсне могућности израде: могу се брзо формирати директно на одређено место термичке заштите или се могу залепити на место помоћу префабрикованих композитних чаура за термичку заштиту, чиме се нуде изразите предности ефикасног и практичног процеса припреме. Тренутно се фенолни композити од стаклених влакана широко користе у структурама термичке заштите због својих бројних предности, укључујући структурну стабилност, отпорност на високе температуре, висок принос угљенисања, ниску брзину аблације, високу механичку чврстоћу и одличну ударну жилавост.

Фенолни композити од стаклених влаканаимају значајан потенцијал за широку примену у ваздухопловном сектору. Њихов механизам термичке заштите укључује синергистичку интеракцију вишеструких заштитних процеса, укључујући инхибицију проводљивости топлоте, ендотермну пиролизу, термичку изолацију коју пружа слој угља и структурну подршку. Овај рад ће првенствено анализирати механизам термичке заштите из перспективе инхибиције проводљивости топлоте, ендотермне пиролизе и термичке изолације коју пружа слој угља.

1. Инхибиција проводљивости топлоте

Унутар фенолних композита од стаклених влакана, сама матрица фенолне смоле поседује инхерентно ниску топлотну проводљивост, што значајно успорава провођење спољашње топлоте. Када је композитни материјал изложен високотемпературним условима током лета, топлота се у почетку шири ка унутра са спољашње површине. Међутим, макромолекуларна ланчана структура својствена матрици фенолне смоле омета путеве проводљивости топлоте, што узрокује значајно смањење брзине преноса топлоте. Истовремено, присуство стаклених влакана унутар композита додатно мења унутрашње путеве проводљивости топлоте. Штавише, спој између стаклених влакана и фенолне смоле показује високу термичку отпорност; последично, топлота наилази на додатну импедансу док пролази преко овог споја, додатно инхибирајући процес проводљивости топлоте и ефикасно смањујући брзину пораста температуре унутар композитног материјала.

2. Ендотермна пиролиза

Када је изложена спољашњим условима високе температуре, фенолна смола подлеже континуираним реакцијама пиролизе. Овај процес пиролизе је ендотермна реакција: након апсорпције топлотне енергије, хемијске везе унутар молекула фенолне смоле пуцају, што узрокује разлагање материјала на гасове малих молекула и угљеничне остатке. Овај процес ефикасно троши топлотну енергију пренету из спољашње средине на површину композита, чиме се истовремено снижава површинска температура композитног материјала. 3. Термичка изолација преко слоја угља

Како се реакција пиролизе одвија, на површини се постепено формира слој угљакомпозит фенолне смолеОвај слој угља поседује порозну структуру, са порама испуњеним гасовима који показују изузетно ниску топлотну проводљивост; ова карактеристика додатно побољшава топлотноизолационе способности композита. Истовремено, слој угља представља тврду површинску текстуру способну да издржи специфичне аеродинамичке притиске и механичка оптерећења, чиме штити основни неугљенисани материјал од ефеката струјања гаса високе температуре. Слој угља генерисан на површини композита не само да служи изолационој функцији већ и, до одређене мере, ублажава губитак масе у композиту, чиме се продужава век трајања топлотно заштитне структуре.