Resumen

Este artículo se ocupa de la modelización del comportamiento de ablación de los compuestos de carbono-carbono utilizados en las zonas calientes de los vehículos espaciales de reentrada e hipersónicos. De los tres modos de ablación (térmico, químico y mecánico), se considera que el químico (oxidación) influye en el rendimiento del material. El flujo de calor aerodinámico debe calcularse por separado y es la entrada para ello. El campo térmico se obtiene mediante el método de elementos finitos en 3D. Se realiza un análisis térmico transitorio no lineal, ya que las propiedades del material dependen de las temperaturas. Las tasas de oxidación se calculan utilizando las relaciones analíticas disponibles en la literatura. La oxidación se divide en dos regímenes: velocidad de reacción y velocidad de difusión controlada. Principalmente, la temperatura de la superficie controla el régimen. Los materiales protegidos por la oxidación se consideran utilizando el parámetro "energía de activación". Se tienen en cuenta las variaciones de la temperatura ambiente, la presión y la concentración de oxígeno con la altitud. A medida que se produce el retroceso, las superficies más nuevas están expuestas al calentamiento aerodinámico. Se presentan ejemplos numéricos para mostrar los efectos de: el flujo de calor, la altitud y la protección contra la oxidación en las características de la recesión. El cambio de régimen de control de la velocidad de reacción a la de difusión depende de parámetros como la velocidad del flujo y la altitud. Esta última tiene una influencia significativa en la tasa de ablación.

• Materias:Reacciones químicas Carbón Tecnología espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Chemical reactions Coal Space technology Aeronautical Engineering
• Palabras claves:comportamiento del carbono, modelización de la ablación, control de la tasa de difusión, flujo de calor aerodinámico, área de punto caliente, cambio de régimen, métodos de elementos finitos, modo de ablación, oxidación, área de reentrada
• Keywords:behavior of carbon, modeling of ablation, diffusion rate control, aerodynamic heat flux, hot spot area, change of regime, finite elements methods, mode of ablation, oxidation, area of reentry