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
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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、汽化、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。
