燒蝕率

燒蝕率是指由於高溫高速氣流的作用，引起燒蝕材料的熱解、熔化、氣化、升華和輻射等複雜的氣動一化學物理過程。導致相變和質量消耗的現象，稱燒蝕。在單位時間內，材料因燒蝕而減少的厚度或失去的質量,稱為燒蝕率、用mm/s或kg/s表示。

基本介紹

• 中文名：燒蝕率
• 外文名：ablation rate
• 學科：材料技術
• 領域：純工程技術

簡介

燒蝕率是指由於高溫高速氣流的作用，引起燒蝕材料的熱解、熔化、氣化、升華和輻射等複雜的氣動一化學物理過程。導致相變和質量消耗的現象，稱燒蝕。在單位時間內，材料因燒蝕而減少的厚度或失去的質量,稱為燒蝕率、用mm/s或kg/s表示。

燒蝕材料

一種固體防熱材料，主要用於飛彈頭部、太空飛行器再入艙外表面和火箭發動機內表面。這種材料在熱流作用下能發生分解、熔化、蒸發、升華、侵蝕等物理和化學變化，借材料表面的質量消耗帶走大量的熱，以達到阻止再入大氣層時(見太空飛行器返回技術)的熱流傳入飛行器內部並冷卻火箭發動機燃燒室和噴管的目的。所謂燒蝕，也就是飛彈和飛行器再入大氣層時在熱流作用下，由熱化學和機械過程引起的固體表面的質量遷移(材料消耗)現象。

燒蝕材料的性能要求

作為燒蝕材料，要求氣化熱大，熱容量大，絕熱性好，向外界輻射熱量的功能強。燒蝕材料有多種，陶瓷是其中的佼佼者，而纖維補強陶瓷材料是最佳選擇。近年來，研製成功了許多具有高強度。高彈性模量的纖維，如碳纖維、硼纖維、碳化鋯纖維和氧化鋁纖維，用它們製成的碳化物、氨化物複合陶瓷是優異的燒蝕材料，成為航天飛行器的不破盔甲。

燒蝕材料的分類和組成

燒蝕材料按燒蝕機理分為升華型、熔化型和碳化型三類。聚四氟乙烯(泰氟隆)、石墨、碳-碳複合材料屬於升華型燒蝕材料。其中的碳-碳複合材料是用碳（石墨）纖維或織物為增強材料，用沉積碳或浸漬碳為基體製成的複合材料。碳在高溫下升華，吸收熱量，而且碳還是一種輻射係數較高的材料，因而有很好的抗燒蝕性能。石英和玻璃類材料屬於熔化型燒蝕材料，它的主要成分是二氧化矽，例如高矽氧玻璃內含二氧化矽96%～99%。二氧化矽在高溫下有很高的粘度,熔融的液態膜具有抵抗高速氣流沖刷的能力，並能在吸收氣動熱後熔化和蒸發。纖維增強酚醛塑膠屬於碳化型燒蝕材料。它是以纖維或布為增強材料，以浸漬酚醛樹脂為基體製成的複合材料。選用酚醛樹脂作基體是因為它具有抗燒蝕、碳層強度高、碳含量高和工藝性能好等優點。燒蝕材料按密度分為高密度和低密度兩種。高密度燒蝕材料的密度一般大於1.0克/厘米3。各種纖維增強塑膠、碳 -碳複合材料和石墨都屬於高密度燒蝕材料。低密度燒蝕材料是指以輕質填料作為填充劑、以纖維作增強材料和以酚醛樹脂、環氧樹脂或矽橡膠作基體的複合材料。這類材料的密度一般可以根據使用要求進行調整，變化範圍在0.2～0.9克/厘米 3之間。將低密度燒蝕材料作填充劑，填充在玻璃鋼蜂窩內形成複合結構，能夠改進碳層的性能。

燒蝕

定義

再入大氣層的彈頭、衛星、飛船和太空梭，在通過稠密大氣層時，因氣動加熱，表面溫度急劇上升，表面材料也會產生一系列複雜的物理化學變化，如材料的熔化、蒸發、升華，材料與周圍空氣之間的化學反應，材料各成分之間的化學反應，材料的流失和剝蝕等，統稱為燒蝕。燒蝕以損耗一定質量的材料來耗散外界的氣動熱，從而能減少外界對物體體內的傳熱，使物體內部保持所要求的溫度。所以，燒蝕可作為熱防護的一種手段。

基本現象

1、是通過空氣動力加熱等產生的熱能使固體表面熔融、蒸發、升華或分解等形成噴出的現象。此時固體的質量必然會減少，將所用的固體材料稱之為燒蝕材料。這種熱禁止方法（燒蝕禁止Ablation shields）適用於火箭噴嘴的喉襯部或宇宙飛船再進入大氣圈時結構體的表面以防止激烈地加熱，可用碳化矽纖維增強酚醛樹脂或C/C複合材料等作燒蝕材料。

2、隕星進入大氣層後發生侵蝕和裂變的現象。

在宇航領域是指當飛行物體（如飛彈、太空飛行器等）再入大氣層時在熱流作用下，由熱化學和機械過程引起固體表面的質量遷移現象。衛星和宇宙飛行器殼體均有防熱燒蝕材料。當回收衛星進入大氣層時，由於空氣力學的加熱，其表面溫度可達幾千度的高溫。燒蝕材料的作用是在突然受熱或極高溫度下燃燒分解而遺留一層炭質耐熱層以起隔熱作用。保護衛星結構不受損壞。