Абляція (У Техніці)

АБЛЯЦІЯ в техніці, винесення маси речовини з поверхні твердого тіла газовим потоком. Спостерігається, наприклад, під час руху в атмосфері з великими швидкостями метеоритів, ракет, космічних апаратів. Відбувається в результаті термічних фізико-хімічних перетворень (газоутворення, плавлення, коксування та ін.), що супроводжуються інтенсивним поглинанням теплової енергії, що й зумовило широке використання абляції як одного із засобів теплового захисту ракет та космічних апаратів. Необхідність такого захисту викликана тим, що впливу гіперзвукових повітряних потоків (або продуктів згоряння ракетних палив у двигунах) не витримують навіть жаростійкі конструкційні матеріали.

Для абляції характерно поступове руйнування поверхневого шару вихідного матеріалу та його трансформація в результаті фізико-хімічних перетворень, що забезпечують сприятливий тепловий режим у покритті, тобто допустиму температуру конструкції, що захищається. Найбільш ефективно теплота відводиться від твердого матеріалу в процесі сублімації, коли гази через пори і порожнини, що утворюються в матеріалі, надходять у прикордонний шар набігаючого високотемпературного теплового потоку, знижуючи вплив теплових і дифузійних потоків, а також тертя. Зазвичай руйнація теплозахисних покриттів відбувається в результаті одночасного перебігу в них кількох фізико-хімічних процесів, проте можливе здійснення лише одного процесу, наприклад, розкладання (політетрафторетилен, поліетилен), сублімації (графіт), плавлення (кварц).

Інтенсивність абляції залежить від газодинамічних та фізико-хімічних параметрів газового потоку (температури, швидкості та тиску), наявності в ньому твердих частинок, що підсилюють ерозійний винесення покриттів, складу газів та ін.абляційних покриттів застосовують полімерні композити, еластомери, термопласти та інші матеріали, які для підвищення ерозійної стійкості армують одно- та багатошаровими об'ємними тканинними плетіннями, а також стільниковими каркасами. Істотне значення для теплозахисних покриттів має еластичність, що виключає під час роботи двигуна розтріскування покриття через високий градієнт температури. Схема роботи абляційного покриття наведена малюнку. Розподіл температур по товщині покриття показує, що в результаті інтенсивного поглинання теплоти у відповідних зонах (плавлення, коксоутворення та ін) різниця температур на поверхні покриття і на межі між зоною розкладання і матеріалом, що не змінився, досягає 1390 °С.