ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕМНО-АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Исследованы теплофизические характеристики: теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность углерод-углеродных композиционных материалов объемного армирования. Предложена структурная модель формирования уровней теплопроводности при 300 и 2500 К. Результаты расчетов подтверждаются в практике производства и исследований свойств материалов. Показано, что анизотропия уровней теплопроводности приводит к неоднородному тепловому состоянию фрагментов рабочей поверхности огнеупорных углеродных композитов. Установлено, что формирование структуры рабочей поверхности углерод-углеродной огнеупорной стенки связано с неоднородностью теплового состояния компонентов композита. Предложены подходы к увеличению стойкости рабочих поверхностей огнеупорных углеродных материалов.

углерод-углеродные композиционные материалы, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, структурная ячейка композита, углеродная матрица, углеродные армирующие филаменты, горячая стенка огнеупорной конструкции из углерод-углеродных композиционных материалов,

1. Елисеев, Ю. С. Неметаллические композиционные материалы в элементах конструкций и производстве авиационных газотурбинных двигателей : уч. пособие для вузов / Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов, С. А. Колесников, Ю. Н. Васильев. ― М. : МВТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. ― 368 с. http://www.twiprx.com/file/114852/

2. SGL Group – The Carbon Company. A leading global manufacturer of carbon-based products. Specialty graphites for high-temperature furnaces. http://www.sglgroup.com/cms/_common/downloads/products/product-groups/gs/brochures/Specialty_Graphites_for_High_Temperature_Furnaces_e.pdf

3. Thakre, P. Mechanical erosion of graphite nozzle in solid-propellant rocker motor / P. Thakre, R. Rawat, R. Clayton, V. Yang // J. Propulsion and Power. ― 2013. ― Vol. 29, № 3. http://www.yang.gatech.edu/publications/Journal/JPP%20(2013,%20Thakre).pdf

4. Шишков, А. А. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива : cправочник / А. А. Шишков, С. Д. Панин, Б. В. Румянцев. ― М. : Машиностроение, 1988. ― 240 с. http://www.studmed.ru/shishkov-aa-rumyancev-bv-gazogeneratory-raketnyhsistem_a668b218f1b.html

5. UUKM brands of «Desna-4», 4-KM-VM-4, KM-VM-2D and «Desna T-1» (in Russian). http://www.Niigrafit.ru

6. Manocha, L. M. High performance carbon-carbon composites / L. M. Manocha // Sadhana. ― 2003. ― Vol. 28, Parts 1/2. February/April. ― Р. 349‒358. http://www.ias.ac.in/article/fulltext/sadh/028/01-02/0349-0358

7. Pradere, Ch. Thermal and thermomechanical characterization of carbon and ceramic fibers at very high temperature / Ch. Pradere. https://tel.archives-ouvertes.fr/file/index/docid/500111/filename/ThesePradere.pdf

8. Лутков, А. И. Тепловые и электрические свойства углеродных материалов / А. И. Лутков. ― М. : Металлургия, 1992. ― 176 с.

9. Pathak, S. V. Enhanced heat transfer in composite materials / S. V. Pathak, Kh. Alam, D. Irwin. https://etd.ohiolink.edu/rws_etd/document/get/ohiou1368105955/inline

10. Колесников, С. А. Формирование уровня коэффициента теплопроводности углерод-углеродного композиционного материала / С. А. Колесников, М. Ю. Бамборин, В. А. Воронцов [и др.] // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 2. ― С. 30‒38. http://search.rsl.ru/ru/record/01001568155

11. Бамборин, М. Ю. Исследование влияния высокотемпературной обработки на окислительную стойкость углерод-углеродных композиционных материалов / М. Ю. Бамборин, С. А. Колесников // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 6. ― С. 23‒32. http://newogneup.elpub.ru/jour/article/view/515

12. Медведский, А. Л. Исследование физикомеханических свойств 4D углерод-углеродного композиционного материала на макро- и микроуровнях при действии высоких температур / А. Л. Медведский, Ю. В. Корнев, А. С. Курбатов // Электронный журнал «Тр. МАИ». ― Вып. № 41. ― С. 1‒15. www.mai.ru/science/trudy/

13. Вишняков, Л. Р. Композиционные материалы : cправочник / Л. Р. Вишняков, Т. В. Грудина, В. Х. Кадыров [и др.] ; под ред. Д. М. Карпиноса. ― Киев : Наукова думка, 1985. ― 294 с.

14. Исаченко, В. П. Теплопередача. Издание 4-е переработанное и дополненное / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. ― М. : Энергоиздат, 1981. ― 415 с.

15. Thakre, P. Chemical erosion of carbon-carbon/graphite nozzles in solid-propelliant rocket motors / P. Thakre, V. Yang // J. Propulsion and Power. ― 2008. ― Vol. 24, № 4. ― Р. 822‒833. https://www.researchgate.net/publication/239415312_Chemical_Erosion_of_Carbon-CarbonGraphite_Nozzles_in_Solid-Propellant_Rocket_Motors

16. Колесников, С. А. Сопротивление окислению углерод-углеродных композиционных материалов в диапазоне температур диффузионного торможения / С. А. Колесников // Известия вузoв. Химия и химическая технология. ― 2015. ― T. 58, № 7. ― С. 3‒5. https://docviewer.yandex.ru/?url=https%3A%2F%2Frucont.ru%2Ffile.ashx%3Fguid%3Db5e406cf-e1ee-46f4-919adec671a8430e&name=file.ashx%3Fguid%3Db5e406cfe1ee-46f4-919a-dec671a8430e&lang=ru&c=58ba6611ba60

17. David, E. Glass ceramic matrix composite (CMC) thermal protection systems (TPS) and hot structures for hypersonic vehicles / E. David // 15th AIAA Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080017096.pdf