烧蚀防热是一种利用烧蚀材料在受热时分解和氧化燃烧来带走热量的防热技术。这种技术广泛应用于
返回式航天器、再入
导弹弹头以及火箭发动机内壁。
烧蚀防热的工作原理是将烧蚀材料覆盖在需要保护的外壳表面上。当这些材料受到高温作用时,它们会分解并发生氧化燃烧反应,产生热解气体和燃烧产物。这些气体会不断地逸散出去,从而有效地将热量从外壳表面带走,实现对物体的热防护。
烧蚀防热具有安全性高、可靠性强的特点,能够很好地适应流场的变化。特别是在高热流条件下,它是一种非常有效的防热手段。然而,由于其只能一次性使用,因此也存在着一定的局限性。常见的烧蚀防热材料包括高温熔化型、低温碳化型和直接升华型三种类型。对于不同的航天器部件,由于其所处的热环境不同,所需的烧蚀层厚度也会有所差异。为了确定合适的烧蚀层厚度,通常需要通过对等离子电弧加热实验的数据进行分析,并建立相应的物理模型,以量化描述各个部位的能量平衡关系。最终,结合具体的弹道参数和物理特性参数,可以计算出满足设计温度上升限制的烧蚀层厚度。