Методы тепловой защиты

Многие элементы конструкций авиационной техники в процессе работы испытывают воздействие высоких температур, значения которых могут превосходить допустимые по условиям их прочности и работоспособности величины. В таких случаях необходимо применять специальную тепловую защиту, при которой температура этих элементов не превышала бы допустимого значения.

Наиболее распространённой тепловой защитой является конвективное охлаждение элементов конструкции, при котором горячий теплоноситель находится с одной стороны охлаждаемой поверхности, а охлаждающая жидкость (или газ) - с другой стороны.

Часто используется также заградительное охлаждение, когда у защищаемой стенки через щель или ряд отверстий по направлению движения горячего теплоносителя подаётся струя холодного газа, которая оттесняет горячий поток от стенки и тем самым защищает её теплового воздействия.

Разновидностью заградительного охлаждения является плёночное охлаждение, которое отличается от предыдущего тем, что через отверстия или специальные щели подаётся не газ, а охлаждающая жидкость, которая образует на поверхности защитную пленку. На испарение этой плёнки затрачивается теплота, что повышает эффект тепловой защиты. Во многих реальных конструкциях конвективное и заградительное охлаждение применяются совместно. Такое охлаждение называют комбинированным.

При проникающем (пористом) охлаждении защищаемая стенка выполняется проницаемой (пористой, перфорированной и т.д.) и через неё в пограничный слой горячего газа подаётся охлаждающий газ (или жидкость). Тепловая защита в этом случае, помимо заградительного эффекта, дополняется тем, что при движении холодного газа (или жидкости) сквозь стенку происходит ее дополнительное охлаждение.

Для уменьшения температуры стенки могут быть использованы и теплозащитные покрытия из тугоплавких материалов с присущими им малыми значениями коэффициента теплопроводности (керамика, жаростойкие эмали и т.д.), которые наносятся на защищаемую стенку со стороны, омываемой горячим газом, и не разрушаются в процессе работы.

Применяются также уносимые покрытия, которые, в отличие от тугоплавких, в процессе работы разрушаются вследствие фазовых (сублимация, плавление, испарение) или химических превращений, протекающих с поглощением теплоты. Такие покрытия в принципе предназначены для одноразового применения.