Экспериментальное исследование уноса массы углеродных материалов в потоке чистого диссоциированного азота
Институт проблем механики РАН, г.Москва, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИМаш), г.Королев, Московская область
На плазмотроне ВГУ-4 проведено экспериментальное исследование скорости уноса массы углеродных материалов в дозвуковом потоке чистого диссоциированного азота. Были изучены три материала: два вида искусственного графита (В-2 и ГМЗ) и углерод-углеродный композиционный материал. Получены зависимости скорости уноса массы от температуры поверхности в диапазоне температур Tw = 1600 ÷ 2300 K при давлении p = 100 гПа. Эксперименты показали, что скорость уноса массы графита В-2, уменьшается с ростом давления и слабо возрастает с ростом температуры, в то время как скорость уноса массы более чистых материалов, — графита ГМЗ и углерод-углеродного композиционного материала, слабо убывает с ростом температуры. Для сравнения проведены измерения уноса массы графита при окислении его в струях высокоэнтальпийного воздуха при давлении p = 100 гПа. Температура поверхности графита при экспериментах на воздухе почти не отличается от температуры поверхности графита, нагреваемого в азотной струе с идентичными определяющими параметрами режима испытаний, при этом скорость уноса массы графита на воздухе очень слабо зависит от температуры поверхности, то есть имеет место диффузионный режим окисления графита. Скорость уноса массы углеродных материалов в азотной струе при различных режимах на 1-2 порядка ниже скорости уноса массы в воздушной струе при аналогичных режимах испытаний.
Ключевые слова: плазмотрон, углеродные материалы, диссоциированный азот, искусственный графит, композиционный материал, диффузионный режим окисления
