Абляці́йний (теплови́й) за́хист (від лат. ablatio — відбирання; віднесення маси), абляці́йне охоло́дження або теплови́й за́хист за допомо́гою руйнівни́х покри́ть — технологія та засіб теплового й ерозійного захисту космічних апаратів й ракетних двигунів на основі покриття теплонапружених поверхонь матеріалами, на нагрівання, плавлення та сублімацію яких витрачається значна кількість тепла, що надходить з високотемпературними швидкісними газовими потоками та супроводжується виносом цих матеріалів.
Принцип роботи
Температура на поверхні космічного апарату під час входження в атмосферу досягає декількох тисяч градусів, абляційний захист, як важлива складова теплового екрану, у таких умовах поступово згоряє, руйнується та виноситься потоком, відводячи тепло від корпуса апарата. Крім цього є додатковий загороджувальний ефект внаслідок видування у зовнішнє середовище порівняно холодних газоподібних продуктів руйнування теплозахисного матеріалу.
Цей метод використовується для захисту від аеродинамічного нагрівання головних частин балістичних ракет і космічних апаратів при вході з великою швидкістю в щільні шари атмосфери, а також для захисту камери згоряння і сопел ракетних двигунів, особливо твердопаливних двигунів, де використання інших методів теплового захисту є утрудненим. Цей метод характеризується підвищеною надійністю у порівнянні з активними методами теплозахисту.
Моделювання
Сучасні підходи до моделювання полягають у застосуванні гідродинаміки згладжених частинок в рамках балістики для розгляду процесів сколювання.
Структура абляційного захисту
Однією з найважливіших характеристик матеріалу є його абляційна стійкість, що залежить від хімічної природи, структури, теплофізичних та міцнісних властивостей матеріалу. Такого роду теплозахисні покриття виконуються багатошаровими і їх матеріали є складними композиціями, що складаються як мінімум з двох компонентів: наповнювача та зв'язки.
Завдання наповнювача — поглинути у процесі руйнування за рахунок фізико-хімічних перетворень якомога більшу кількість тепла. Завдання зв'язки — забезпечити на високому рівні механічні та теплофізичні властивості матеріалу в цілому. Покриття конструктивно складається з силового набору елементів й «обмазки» на основі фенол-формальдегідних смол чи аналогічних за характеристиками матеріалів. Прикладами руйнівних теплозахисних покрить є асбесто-текстолітові матеріали, кварцові композити, абляційні склопластики, вуглепластики та інші пластмаси на органічних чи кремнійорганічних в'яжучих.
Використання
Абляційний теплозахист використовувався у конструкціях усіх спускних апаратів з перших років розвитку космонавтики — у серіях кораблів «Восток», «Восход», «Меркурій», «Джеміні», «Аполлон», «ТКС», й далі використовується в кораблях «Союз» та «Шеньчжоу».
Абляційне покриття також використовується для захисту камери згоряння й сопла РРД від перегрівання.
Альтернативою до абляційного теплозахисту є використання термостійких теплозахисних плиток («Спейс Шаттл», «Буран»).
Абляційний захист у фантастиці
- У фантазійному всесвіті «Зоряний шлях» абляційне (аблятивне) бронювання використовується для захисту від променевої зброї.
- У відеоіграх серії «Mass Effect» абляційні матеріали застосовуються для зміцнення броні.
Див. також
Примітки
- «Абляція» [ 11 червня 2016 у Wayback Machine.] в УРЕ.
- Federico Bariselli, Hermes Scandelli, Aldo Frezzotti, Annick Hubin, Thierry E. Magin - A coupled DSMC-SPH solver to study atmospheric entry ablation in the presence of a rarefied gas phase.
- Абляційний склопластик — теплостійкий склопластик, відмітною властивістю якого є здатність до керованої деструкції під дією інтенсивних теплових потоків // ДСТУ 2241-93.
Джерела
- ДСТУ 2241-93. Матеріали композитні склопластики. Терміни та визначення.
- Салахутдинов Г. М. Тепловая защита в космической технике. [ 5 серпня 2020 у Wayback Machine.] — М.: Знание, 1982. — 64 с. — (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 7).
- Полежаев Ю. В., Юревич Ф. Б. Тепловая защита. — М.: Энергия, 1976. — 392 с.
- Душин Ю. А. Работа теплозащитных материалов в горячих газовых потоках /Ю. А. Душин. Л.: Химия, Ленингр. отд-ние, 1968. — 224 c.
Посилання
- «Абляционные материалы» [ 4 вересня 2010 у Wayback Machine.] // «Химическая энциклопедия» (рос.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ablyaci jnij teplovi j za hist vid lat ablatio vidbirannya vidnesennya masi ablyaci jne oholo dzhennya abo teplovi j za hist za dopomo goyu rujnivni h pokri t tehnologiya ta zasib teplovogo j erozijnogo zahistu kosmichnih aparativ j raketnih dviguniv na osnovi pokrittya teplonapruzhenih poverhon materialami na nagrivannya plavlennya ta sublimaciyu yakih vitrachayetsya znachna kilkist tepla sho nadhodit z visokotemperaturnimi shvidkisnimi gazovimi potokami ta suprovodzhuyetsya vinosom cih materialiv Teplovij ablyacijnij zahist kapsuli komandnogo modulya Apollon 11 pislya povernennya Vidno ablyacijnij zahist sho postrazhdav pri vhodi v atmosferu Spusknij aparat kosmichnogo korablya Vostok 1 na yakomu Yurij Gagarin zdijsniv kosmichnij polit Na zovnishnij poverhni vidno zalishki ablyacijnogo pokrittya temno korichnevogo koloruPrincip robotiTemperatura na poverhni kosmichnogo aparatu pid chas vhodzhennya v atmosferu dosyagaye dekilkoh tisyach gradusiv ablyacijnij zahist yak vazhliva skladova teplovogo ekranu u takih umovah postupovo zgoryaye rujnuyetsya ta vinositsya potokom vidvodyachi teplo vid korpusa aparata Krim cogo ye dodatkovij zagorodzhuvalnij efekt vnaslidok viduvannya u zovnishnye seredovishe porivnyano holodnih gazopodibnih produktiv rujnuvannya teplozahisnogo materialu Cej metod vikoristovuyetsya dlya zahistu vid aerodinamichnogo nagrivannya golovnih chastin balistichnih raket i kosmichnih aparativ pri vhodi z velikoyu shvidkistyu v shilni shari atmosferi a takozh dlya zahistu kameri zgoryannya i sopel raketnih dviguniv osoblivo tverdopalivnih dviguniv de vikoristannya inshih metodiv teplovogo zahistu ye utrudnenim Cej metod harakterizuyetsya pidvishenoyu nadijnistyu u porivnyanni z aktivnimi metodami teplozahistu Modelyuvannya Suchasni pidhodi do modelyuvannya polyagayut u zastosuvanni gidrodinamiki zgladzhenih chastinok v ramkah balistiki dlya rozglyadu procesiv skolyuvannya Struktura ablyacijnogo zahistuOdniyeyu z najvazhlivishih harakteristik materialu ye jogo ablyacijna stijkist sho zalezhit vid himichnoyi prirodi strukturi teplofizichnih ta micnisnih vlastivostej materialu Takogo rodu teplozahisni pokrittya vikonuyutsya bagatosharovimi i yih materiali ye skladnimi kompoziciyami sho skladayutsya yak minimum z dvoh komponentiv napovnyuvacha ta zv yazki Zavdannya napovnyuvacha poglinuti u procesi rujnuvannya za rahunok fiziko himichnih peretvoren yakomoga bilshu kilkist tepla Zavdannya zv yazki zabezpechiti na visokomu rivni mehanichni ta teplofizichni vlastivosti materialu v cilomu Pokrittya konstruktivno skladayetsya z silovogo naboru elementiv j obmazki na osnovi fenol formaldegidnih smol chi analogichnih za harakteristikami materialiv Prikladami rujnivnih teplozahisnih pokrit ye asbesto tekstolitovi materiali kvarcovi kompoziti ablyacijni skloplastiki vugleplastiki ta inshi plastmasi na organichnih chi kremnijorganichnih v yazhuchih VikoristannyaAblyacijnij teplozahist vikoristovuvavsya u konstrukciyah usih spusknih aparativ z pershih rokiv rozvitku kosmonavtiki u seriyah korabliv Vostok Voshod Merkurij Dzhemini Apollon TKS j dali vikoristovuyetsya v korablyah Soyuz ta Shenchzhou Ablyacijne pokrittya takozh vikoristovuyetsya dlya zahistu kameri zgoryannya j sopla RRD vid peregrivannya Alternativoyu do ablyacijnogo teplozahistu ye vikoristannya termostijkih teplozahisnih plitok Spejs Shattl Buran Ablyacijnij zahist u fantasticiU fantazijnomu vsesviti Zoryanij shlyah ablyacijne ablyativne bronyuvannya vikoristovuyetsya dlya zahistu vid promenevoyi zbroyi U videoigrah seriyi Mass Effect ablyacijni materiali zastosovuyutsya dlya zmicnennya broni Div takozhAblyaciyaPrimitki Ablyaciya 11 chervnya 2016 u Wayback Machine v URE Federico Bariselli Hermes Scandelli Aldo Frezzotti Annick Hubin Thierry E Magin A coupled DSMC SPH solver to study atmospheric entry ablation in the presence of a rarefied gas phase Ablyacijnij skloplastik teplostijkij skloplastik vidmitnoyu vlastivistyu yakogo ye zdatnist do kerovanoyi destrukciyi pid diyeyu intensivnih teplovih potokiv DSTU 2241 93 DzherelaDSTU 2241 93 Materiali kompozitni skloplastiki Termini ta viznachennya Salahutdinov G M Teplovaya zashita v kosmicheskoj tehnike 5 serpnya 2020 u Wayback Machine M Znanie 1982 64 s Novoe v zhizni nauke tehnike Ser Kosmonavtika astronomiya 7 Polezhaev Yu V Yurevich F B Teplovaya zashita M Energiya 1976 392 s Dushin Yu A Rabota teplozashitnyh materialov v goryachih gazovyh potokah Yu A Dushin L Himiya Leningr otd nie 1968 224 c Posilannya Ablyacionnye materialy 4 veresnya 2010 u Wayback Machine Himicheskaya enciklopediya ros