热阻塞效应在有机硅树脂-碳纤织物复合材料烧蚀防热中的作用

为评价热阻塞效应对有机硅树脂-碳纤织物复合材料防热的贡献,根据有机硅树脂的烧蚀防热机理建立热响应过程数学模型,预测了有机硅树脂-碳纤织物复合材料的背面温度以及有机硅树脂的热物性参数,重点分析了热阻塞效应对有机硅树脂-碳纤织物复合材料防热性能的影响。结果表明在400 kW/m2的热流烧蚀下,有机硅树脂-碳纤织物复合材料40 s前热阻塞效应大部分来自有机硅树脂分解产生的引射气体,40 s后则完全来自于炭燃烧产生的引射气体;阻塞因子在10 s时达到最小,此刻阻挡了121.6 kW/m2的热流进入有机硅树脂内,在整个烧蚀过程中热阻塞效应减少了4.1%的总热量进入有机硅树脂内;在热物性参数中,热阻塞效应对有机硅树脂密度影响最大,导热系数和比热容次之;与增加逸出气体质量流率相比,延长有机硅树脂逸出气体的时间更能显著提高热阻塞效应,达到更好的防热效果。