Везде

ОХНМХимическая физика Advances in Chemical Physics

  • ISSN (Print) 0207-401X
  • ISSN (Online) 3034-6126

Исследование абляционных свойств углеродных теплозащитных материалов (Обзор)

Вы можете
Код статьи
S0207401X25040048-1
DOI
10.31857/S0207401X25040048
Тип публикации
Обзор
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Герасимов Г. Я.
  • Должность: Институт механики
  • Аффилиация: МГУ им. М.В. Ломоносова
Том/ Выпуск
Том 44 / Номер выпуска 4
Страницы
31-45
Аннотация
Рассмотрено современное состояние исследований по изучению абляционных свойств углеродных теплозащитных материалов для космических аппаратов применительно к условиям их движения в атмосфере Земли. Проанализированы различные углерод-полимерные композиты, которые являются основным и наиболее универсальным классом теплозащитных материалов благодаря их способности адаптироваться к различным тепловым нагрузкам. Сделан критический обзор физико-химических процессов, протекающих при абляции углеродсодержащих композитов, а также методов их моделирования. Проведен анализ экспериментальных установок, используемых для исследования абляционных свойств углеродных теплозащитных материалов, рассмотрены принципы их работы, потенциал использования и ограничения.
Ключевые слова
теплозащитные материалы абляционные процессы плазменные установки теплопередача гетерогенные реакции
Дата публикации
15.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
4

Библиография

  1. 1. Uyanna O., Najafi H. // Acta Astronaut. 2020. V. 176. P. 341. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.06.047
  2. 2. Efremov A.V., Efremov E.V., Tiaglik M.S. et al. // Ibid. 2023. V. 204. P. 900. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.10.056
  3. 3. Brandis A.M., Cruden B.A. // AIAA Paper. 2017. № 2017-1145. https://doi.org/10.2514/6.2017-1145
  4. 4. Герасимов Г.Я., Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 17. https://doi.org/10.31857/S0207401X22080027
  5. 5. Быкова Н.Г., Забелинский И.Е., Козлов П.И., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 10. С. 34. https://doi.org/10.31857/S0207401X23100047
  6. 6. Суржиков С.Т. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 7. С. 48.
  7. 7. Zhao Y., Huang H. // Acta Astronaut. 2020. V. 169. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.01.002
  8. 8. Koo J.H., Ho D.W.H., Bruns M.C., Ezekoye O.A. // AIAA Paper. 2007. № 2007-2131. https://doi.org/10.2514/6.2007-2131
  9. 9. Kumar C.V., Kandasubramanian B. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. P. 22663. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b04625
  10. 10. Buffenoir F., Zeppa C., Pichon T., Girard F. // Acta Astronaut. 2016. V. 124. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.02.010
  11. 11. Barcena J., Garmendia I., Triantou K. et al. // Ibid. 2017. V. 134. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.01.045
  12. 12. Li W., Zhang Z., Jiang Z. et al. // Aerosp. Sci. Technol. 2022. V. 126. № 107647. https://doi.org/10.1016/j.ast.2022.107647
  13. 13. Zhao Z., Li K., Kou G., Li W. // Corros. Sci. 2020. V. 206. № 110496. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110496
  14. 14. Barbante P.F. // J. Thermophys. Heat Transf. 2006. V. 20. P. 493. https://doi.org/10.2514/1.17185
  15. 15. Liu F., Yang J., Xiao X. et al. // Meas. Sci. Technol. 2022. V. 33. № 095004. https://doi.org/10.1088/1361-6501/ac6b17
  16. 16. Fagnani A., Helber B., Hubin A., Chazot O. // Ibid. 2023. V. 34. № 075401. https://doi.org/10.1088/1361-6501/acc67c
  17. 17. Kihara H., Hatano M., Nakiyama N., Abe K., Nishida M. // Trans. Japan Soc. Aero. Space Sci. 2006. V. 49. № 164. P. 65. https://doi.org/10.2322/tjsass.49.65
  18. 18. Bailey S.C.C., Bauer D., Panerai F. et al. // Exp. Therm. Fluid Sci. 2018. V. 93. P. 319. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2018.01.005
  19. 19. Ringel B.M., Boesch H.J., Oruganti S. et al. // AIAA Paper. 2024. № 2024-0649. https://doi.org/10.2514/6.2024-0649
  20. 20. Radhakrishnan G., Adams P.M., Bernstein L.S. // J. Appl. Phys. 2023. V. 134. № 013303. https://doi.org/10.1063/5.0153331
  21. 21. Park C., Bogdanoff D.W. // J. Thermophys. Heat Transf. 2006. V. 20. P. 487. https://doi.org/10.2514/1.15743
  22. 22. D’Souza M.G., Eichmann T.N., Potter D.F. et al. // AIAA J. 2010. V. 48. P. 1557. https://doi.org/10.2514/1.J050207
  23. 23. Bleilebens M., Olivier H. // Shock Waves 2006. V. 15. P. 301. https://doi.org/10.1007/s00193-006-0025-2
  24. 24. Mansour N.N., Panerai F., Lachaud J., Magin T. // Annu. Rev. Fluid Mech. 2024. V. 56. P. 549. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-030322-010557
  25. 25. Milos F.S., Chen Y.-K. // J. Spacecr. Rockets 2013. V. 50. P. 137. https://doi.org/10.2514/1.A32302
  26. 26. Chen W. // Int. J. Heat Mass Transf. 2016. V. 95. P. 720. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.12.031
  27. 27. Huang Y.Z., Yu Yin, Hu Y.L., Yao Z.Y., Wu Dan // Acta Astronaut. 2024. V. 214. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2023.10.017
  28. 28. Lopez B., Lino da Silva M. // AIAA Paper. 2016. № 2016-4025. https://doi.org/10.2514/6.2016-4025
  29. 29. Sohn I., Li Z., Levin D.A. // Ibid. 2011. № 2011-3758. https://doi.org/10.2514/6.2011-3758
  30. 30. Yang J., Ge J., Jing Z., Shang T., Liang J. // Int. J. Heat Mass Transf. 2024. V. 228. № 125658. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125658
  31. 31. Zibitsker A.L., McQuaid J.A., Fu R., Brehm C., Martin A. // AIAA Paper. 2024. № 2024-1479. https://doi.org/10.2514/6.2024-1479
  32. 32. Гуняев Г.М., Гофин М.Я. // Авиационные материалы и технологии. 2013. № S1. С. 62.
  33. 33. Николаев А.И. // Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 2. С. 61.
  34. 34. Чуканов Н.В., Ларикова Т.С., Дремова Н.Н. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 3. С. 71. https://doi.org/10.31857/S0207401X20030036
  35. 35. Иким М.И., Спиридонова Е.Ю., Громов В.Ф., Герасимов Г.Н., Трахтенберг Л.И. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 102. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010128
  36. 36. Соколкин Ю.В., Вотинов А.М., Ташкинов А.А., Постных А.М., Чекалкин А.А. Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и конструкций. М.: Физматлит, 1996.
  37. 37. Дмитриенко Ю.И. Механика композитных конструкций при высоких температурах. М.: Физматлит, 2019.
  38. 38. Jones F.R. Composites Science, Technology and Engineering. Cambridge: Univ. Press, 2022.
  39. 39. Johnson S.M. // Engineering Ceramics: Current Status and Future Prospects/Eds. Ohji T., Singh M. New York: Wiley, 2015. P. 224. https://doi.org/10.1002/9781119100430.ch12
  40. 40. Natali M., Kenny J.M., Torre L. // Prog. Mater. Sci. 2016. V. 84. P. 192. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.08.003
  41. 41. Chinnaraj R.K., Kim Y.C., Choi S.M. // Materials 2023. V. 16. P. 5929. https://doi.org/10.3390/ma16175929
  42. 42. Behrens B., Müller M. // Acta Astronaut. 2004. V. 55. P. 529. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2004.05.034
  43. 43. Резник С.В., Колесников А.Ф., Просунцов П.В., Михайловский К.В. // Инж.-физ. журн. 2019. Т. 29. № 2. С. 322. https://doi.org/10.1007/s10891-019-01934-6
  44. 44. Paglia L., Genova V., Tirillò J. et al. // Appl. Compos. Mater. 2021. V. 28. P. 1675. https://doi.org/10.1007/s10443-021-09925-8
  45. 45. Reynier P. // Acta Astronaut. 2013. V. 83. P. 175 (2013). https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2012.06.016
  46. 46. Lachaud J., Aspa Y., Vignoles L. // J. Heat Mass Transf. 2008. V. 51. P. 2614. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.01.008
  47. 47. Sahoo S.K., Mohanty S., Nayak S.K. // Prog. Org. Coat. 2015. V. 88. P. 263. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.07.012
  48. 48. Shi S., Lei B., Li M. et al. // Ibid. 2020. V. 143. № 105609. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105609
  49. 49. Pulci G., Tirillò J., Marra F. et al. // Composites 2010. V. A41. P. 1483. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.06.010
  50. 50. Srikanth I., Padmavathi N., Kumar S. et al. // Compos. Sci. Technol. 2013. V. 80. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.03.005
  51. 51. Wang L., Li J., Li K., Wang Y., Ma C. // Chinese J. Aeronaut. 2024. V. 37. P. 471. https://doi.org/10.1016/j.cja.2023.11.005
  52. 52. Kuppusamy R.R.P., Neogi S., Mohanta S. et al. // Adv. Mater. Sci. Eng. 2022. V. 2022. № 7808587. https://doi.org/10.1155/2022/7808587
  53. 53. Kumar A., Ranjan C., Kumar K. et al. // Polymers. 2024. V. 16. P. 1461. https://doi.org/10.3390/polym16111461
  54. 54. Быкова Н.Г., Забелинский И.Е., Козлов П.В., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 64. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040040
  55. 55. Герасимов Г.Я., Хасхачих В.В., Сычев Г.А., Ларина О.М., Зайченко В.М. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 11. С. 24. https://doi.org/10.31857/S0207401X22110048
  56. 56. Helber B., Turchi A., Magin T.E. // Carbon. 2017. V. 125. P. 582. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.09.081
  57. 57. Qin F., Peng L., He G., Li J. // Corros. Sci. 2013. V. 77. P. 164. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.07.040
  58. 58. Qin F., Peng L., He G., Li J., Yan Y. // Ibid. 2015. V. 90. P. 340. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.10.027
  59. 59. Fradin M., Vignoles G.L., Ville C. et al. // Ibid. 2023. V. 221. № 111300. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111300
  60. 60. Park C., Jaffe R.L., Partridge H. // J. Thermophys. Heat Transf. 2001. V. 15. P. 76. https://doi.org/10.2514/2.6582.
  61. 61. Suzuki T., Fujita K., Ando K., Sakai T. // Ibid. 2008. V. 22. P. 382. https://doi.org/10.2514/1.35082
  62. 62. Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 12. С. 23. https://doi.org/10.31857/S0207401X21120104
  63. 63. Yang J., Li W., Ge J. et al. // Int. J. Heat Mass Transf. 2023. V. 206. № 123962. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.123962
  64. 64. Davuluri R.S.C., Zhang H., Tagavi K.A., Martin A. // Int. J. Multiphase Flow. 2023. V. 159. № 104287. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104287
  65. 65. Xu F., Zhu S., Hu J., Ma Z., Liu Y. // Materials 2020. V. 13. № 256. https://doi.org/10.3390/ma13020256
  66. 66. Liu Z., Wang Y., Xiong X. et al. // Ibid. 2023. V. 16. № 2120. https://doi.org/10.3390/ma16052120.
  67. 67. Park C. // J. Thermophys. Heat Transf. 1993. V. 7. P. 385. https://doi.org/10.2514/3.431
  68. 68. Chen Y.-K., Milos F.S. // J. Spacecr. Rockets 2005. V. 42. P. 961. https://doi.org/10.2514/1.12248
  69. 69. De Cesare M., Savino L., Ceglia G. et al. // Prog. Aerospace Sci. 2020. V. 112. № 100550. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2019.06.001
  70. 70. Горский В.В., Гордеев А.Н., Дмитриева А.А., Колесников А.Ф. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2008. Т. 6. № 1.
  71. 71. Fagnani A., Helber B., Hubin A., Chazot O. // Infrared Phys. Technol. 2024. V. 139. № 105301. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2024.105301
  72. 72. Oruganti S., Capponi L., Ringel B.M. et al. // AIAA Paper. 2024. № 2024-0861. https://doi.org/10.2514/6.2024-0863
  73. 73. Uhl J., Owens W., Dougherty M. et al. // Ibid. 2011. № 2011-3618. https://doi.org/10.2514/6.2011-3618
  74. 74. Grigat F., Loehle S., Zander F., Fasoulas S. // Ibid. 2020. № 2020-1706. https://doi.org/10.2514/6.2020-1706
  75. 75. De Giacomo A., Hermann J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. № 183002. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa6585
  76. 76. Calver T.I., Bauer W.A., Rice C.A., Perram G.P. // Optical Eng. 2021. V. 60. № 057103. https://doi.org/10.1117/1.OE.60.5.057103
  77. 77. Панченко Ю.Н., Пучикин А.В., Ямпольская С.А. и др. // ЖТФ. 2022. Т. 92. С. 867. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.06.52516.32-22
  78. 78. Diaz D., Hahn D.W. // Spectrochim. Acta B. 2020. V. 166. № 105800. https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.105800
  79. 79. Lewis S.W., Morgan R.G., McIntyre T.J., Alba C.R., Greendyke R.B. // J. Spasecr. Rockets. 2016. V. 53. P. 887. https://doi.org/10.2514/1.A33267
  80. 80. Alba C.R., Greendyke R.B., Lewis S.W., Morgan R.G., McInture T.J. // Ibid. 2016. V. 53. P. 84. https://doi.org/10.2514/1.A33266
  81. 81. Park C. Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics. New York, Wiley, 1990.
  82. 82. Zhluktov S.V., Abe T. // J. Thermophys. Heat Transf. 1999. V. 13. P. 50. https://doi.org/10.2514/2.6400
  83. 83. Whiting E., Park C., Liu Y., Arnold J., Paterson J. // NASA Ref. Publ. 1996. № 1389.
  84. 84. Bianchi D., Nasuti F., Martelli E. // J. Spasecr. Rockets 2010. V. 47. P. 554. https://doi.org/10.2514/1.47995
  85. 85. Başkaya A.O., Capriati M., Turchi A., Magin T., Hickel S. // Comp. Fluids 2024. V. 270. № 106134. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2023.106134
  86. 86. Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. Oxford: Clarendon Press, 1994.
  87. 87. Jiang D., Wang P., Li J., Mao M. // Entropy 2022. V. 24. P. 836. https://doi.org/10.3390/e24060836
  88. 88. Chen S., Stemmer C. // J. Spacecraft Rockets. 2022. V. 59. P. 1634. https://doi.org/10.2514/1.A35359
  89. 89. Кусов А.Л., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я. Козлов П.В., Забелинский И.Е., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 7. С. 47. https://doi.org/10.31857/S0207401X24070058
  90. 90. Ramjatan S., Douglas J., Schwartzentruber T.E. // AIAA Paper. 2023. № 2023-3326. https://doi.org/10.2514/6.2023-3326
  91. 91. Poovathingal S., Stern E.C., Nompelis I., Schwartzentruber T.E., Candler G.V. // J. Comput. Phys. 2019. V. 380. P. 427. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2018.02.043
  92. 92. Gosma M., Stephani K.A. // AIAA Paper. 2022. № 2022-2356. https://doi.org/10.2514/6.2022-2356
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека