應(yīng)用于高超音速飛行器防熱材料-資料下載頁(yè)
2025-08-04 00:23本頁(yè)面
【正文】 哲學(xué)里面的重要概念，在金屬?gòu)?fù)合材料研究所的新型材料設(shè)計(jì)中被表露的淋淋盡致。新的防熱材料體系以石墨或者是C/C材料為基體，在其孔隙中滲入還原性金屬，這種還原性金屬應(yīng)當(dāng)具有3重作用：一是依靠自身的液化、氣化來(lái)消耗外界的熱量；二是氣化后還要消耗外界的氧，從而切斷基體氧化的源頭；三是高溫氧化后在表面自發(fā)生成氧化物陶瓷膜，保護(hù)基體不被燒蝕。這樣，以往的“忍受”高溫的防熱機(jī)理變成了“利用”高溫和氧環(huán)境的新的機(jī)理，將熱能與氧化物質(zhì)有效利用，從而達(dá)到一種主動(dòng)防熱的效果。這是一種新的耐燒蝕機(jī)理，稱之為耗散防熱機(jī)理。這個(gè)過(guò)程包含了“熱耗散”和“氧耗散”，稱這種材料為“耗散防熱材料”。還原性金屬此時(shí)不再體現(xiàn)作為金屬材料的機(jī)械特性而是發(fā)揮其物理和化學(xué)屬性，稱之為“耗散劑”。從防熱機(jī)理上看，該材料綜合了匯熱防熱、輻射防熱、燒蝕防熱、發(fā)汗防熱等現(xiàn)行防熱材料的各種防熱形式，之外還包含相變防熱的新形式。經(jīng)過(guò)初步實(shí)驗(yàn)表明，這種高性能、低成本的防熱材料具有耐高溫、耐氧氣流沖刷的特性，在幾種燒蝕條件下均表現(xiàn)出良好的抗熱震性能和抗燒蝕性能。耗散防熱材料在燒蝕過(guò)程中，耗散劑吸收大量的液化和汽化潛熱，使材料表面以及內(nèi)部溫度明顯低于環(huán)境溫度，有效減緩了材料內(nèi)部的溫度載荷，同時(shí)表面生成的膠狀陶瓷膜有效保護(hù)材料不被熱化學(xué)燒蝕。但是耗散劑的動(dòng)態(tài)消耗速率決定了其有效壽命，所以預(yù)計(jì)在高超音速飛行器的機(jī)翼前緣、鼻錐、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管等短時(shí)高溫環(huán)境下會(huì)有應(yīng)用潛力，與目前的防熱材料相比，成本低得多，而且可以簡(jiǎn)單地加工成各種形狀。這種新型防熱材料還可以根據(jù)燒蝕條件在一定范圍內(nèi)調(diào)整或選擇不同沸點(diǎn)的耗散劑，以適應(yīng)不同的使用溫度，而且這種材料具有可加工性，對(duì)飛行器設(shè)計(jì)者具有吸引力。五、結(jié)語(yǔ)從現(xiàn)在各國(guó)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，高超音速飛行器必定會(huì)成為世界各國(guó)所爭(zhēng)奪的下一代戰(zhàn)斗機(jī)的制高點(diǎn)，所以自然而然地就成為了許多國(guó)家重要的發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)過(guò)這么一些年的研究，高超音速飛行器的飛行理論早已不再是瓶頸，現(xiàn)在所面臨的最關(guān)鍵的就是如何開發(fā)和使用合適的材料的問(wèn)題了，這樣一個(gè)亟待解決的問(wèn)題似乎就決定了一個(gè)投入巨大金額的高超音速飛行器計(jì)劃是否能夠完成。不難理解，在高超音速飛行器所面臨的所有材料問(wèn)題中又以高溫防熱材料的選擇最為關(guān)鍵，這也是為什么高溫材料在航天和航空研究領(lǐng)域占據(jù)如此重要的地位的原因。最后還得要感謝王老師給我們帶來(lái)航空材料這門課，雖然說(shuō)因?yàn)榉N種原因課堂的到勤率并不是很好，但對(duì)我自己來(lái)說(shuō)不得不承認(rèn)受益匪淺，起碼對(duì)于航空航天飛行器的各個(gè)部件與其所使用的材料類型有的初步的了解和大概的印象，也明白了各種飛機(jī)或火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和工作條件。
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