Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2017 1
УДК 621.1.016+536.2 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1645
К вопросу о необходимости корректировки метода
Ю.Д. Пчелкина, предназначенного для инженерного
расчета параметров уноса массы углеродных
материалов в окислительных газовых потоках
© В.В. Горский
АО «ВПК «НПО машиностроения», г. Реутов, Московская обл., 143966, Россия
МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Изменение формы высокотемпературных элементов конструкции скоростных
летательных аппаратов, которое обусловлено обгаром их тепловой защиты, в
значительной степени сказывается на аэродинамических, массово-инерционных и
центровочных характеристиках этих аппаратов, поэтому большое значение при-
обретают вопросы, связанные с разработкой методики, позволяющей расчетным
путем предсказывать скорость разрушения используемых в ракетно-космической
отрасли теплозащитных материалов. В настоящее время широкое распростране-
ние на практике получило применение углеродных материалов. Для расчета ско-
рости их термохимического и эрозионного разрушения широко используется ин-
женерная методика Ю.Д. Пчелкина. Проведен анализ этой методики и показана
необходимость внесения в нее определенных корректировок, учет которых может
привести к существенному изменению результатов расчетов, что имеет большое
прикладное значение.
Ключевые слова:
абляция, эрозия, гетерогенное окисление, сублимация
Введение.
Основы широко используемого в России расчетно-
теоретического подхода к расчету абляции углеродных материалов
сформулированы в статье [1] и подробно изложены в работе [2]. В
рамках этого подхода предполагается, что процесс окисления угле-
рода является многостадийным, включающим в себя:
•
диффузионный подвод кислорода к стенке с внешней границы
пограничного слоя;
•
хемосорбцию кислорода стенкой;
•
непосредственно гетерогенное химическое взаимодействие
кислорода и углерода;
•
десорбцию продуктов химической реакции в пограничный слой
с возможным последующим химическим взаимодействием их с кис-
лородом;
•
диффузионный отвод продуктов химических реакций от стенки.
По достижении достаточно высоких температур стенки процесс
окисления углерода выходит на диффузионный режим, на котором
скорость абляции материала практически перестает зависеть от тем-
пературы стенки. При этом для расчета значения скорости предлага-