Характеристика и выбор теплозащитных материалов

Назначение ТЗП – защита несущих обечаек конструкции от воздействия высокотемпературного газового потока.

Требования, предъявляемые к ТЗП камер РДТТ:

· Низкая плотность

· прочностные и жесткостные характеристики близкие к характеристикам заряда

· стабильность свойств во времени

· надежная адгезия к несущей поверхности обечайки и заряда

· достаточная негигроскопичность

ТЗП классифицируются:

· активные

1. испаряющиеся ТЗМ

2. коксующиеся ТЗМ

3. с комбинированным уносом масс

· пассивные

Для защиты камеры РДТТ в разрабатываемом двигателе используется заряд ТРТ, жестко прикрепленный к корпусу РДТТ с помощью защитно-крепящего слоя.

Требования предъявляемые к ТЗП сопел РДТТ:

· жаропрочность и жаростойкость до Т = 3500К

· эрозионная стойкость при высоких температурах

· минимальная масса

· совместимость с окружающей и внутренней средой

 

Таблица 3. Типичные характеристики материалов для сопел при Т = 293К

Характеристика	Теплопроводные жаростойкие материалы
Графит ATJ	Вольфрам (кованый)	Пиролитиче­ский графит
Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м**К): вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость Дж/(кг*К) Температурный коэффициент,К-1*106 вдоль волокна или слоя основы поперек волокна или слоя основы	1,73     104... 23,7* 59,4...22,3* 0,25... 0,6**   2,7 4,0	19,0     142,5...89,1* - 0,033..0,047"   4,5 -	1,80...2,26*     142,5...89,1* 1,78... 0,45* 0,22... 0,5**   2,4
Характеристика	Композиционные абляционные материалы
Угольная ткань МХ-4926	Графитовая ткань FM-5064	Кварцевая МХ-2600
Плотность, г/см3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2*К): Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы Удельная теплоемкость, Дж/(кг*К) Температурный коэффициент,К-1*106 Вдоль волокна или слоя основы Поперек волокна или слоя основы	1,4     1,23…1.38*** 0,71..0,86*** 0,20..0,36***   6,7 9,5…55.8***	1,45     3,4…4,31*** 1,02..1,36*** 0,24...0,39***   9,5 31,7	1,75     0,52... 0,56*** 0,45... 0,48*** 0,24... 0,30***   7,0 29,7

* Наименьшее значение соответствует температуре 2473 К

** Наибольшее значение соответствует температуре 2473 К

*** Наибольшее значение соответствует температуре 673 К

Весьма эффективным способом обеспечения эрозионной защиты графито­вых вкладышей является нанесение на их рабочую поверхность защитного по­крытия из вольфрама. Покрытие может наноситься газопламенным или плаз­менным напылением, электролитическим осаждением, спеканием в вакууме.

Для сопла РДТТ в качестве ТЗП выбираем пиролитический графит.

 

4.3.3 Оптимизация типа материалов по критерию «минимум массы конструкции двигателя»

Масса корпуса

 

где - коэффициент запаса прочности материала ( - для металлов, - для неметаллов).

Масса ТЗП корпуса

Масса соплового блока

Общая масса конструкции РДТТ