Графіт для твердопаливних ракетних двигунів
Графіт для твердопаливних ракетних двигунів
Графіти є широко поширеними матеріалами для застосування в твердопаливних ракетних двигунах. Найбільш широке застосування мають полікристалічні марки графіту мають високу щільність від 1,8 г/см3 до 2,2 г/см3. Вони володіють високою термостійкістю, високою температурою сублімації, а також високою теплопровідністю і стійкістю до градієнту температур. Також промислові марки графіту з високою щільністю, наприклад МПГ-7 або МПГ-8, володіють високою стійкістю до эрозионному і окислювальному впливу високотемпературних газових потоків і продуктів згоряння твердого палива.
Крім того поряд з високими температурними характеристиками, промислові графіти, на відміну від металів застосовуваних при виготовленні сопел (вольфрам, тантал, молібден та інші), мають значно меншу щільність, а отже масу. Завдяки чому з'являється можливість істотного зниження польотної маси.
Також у конструюванні РДТП часто застосовуються матеріали на основі графіту, такі як силицированные графіти (вуглецева основа просочена розплавом кремнію) і реакційно-спечений полікристалічний карбід кремнію (основа складається з вуглецю і карбіду кремнію просочена розплавом кремнію).
Дані композиційні матеріали володіють ще більшою ерозійної стійкістю, а також механічною міцністю. Хоча вони мають дещо більшу густину, порівняно з графітом від 2,7 г/см3 до 3,2 г/см3, тим не менше цей показник істотно нижче будь-якого тугоплавкого металу придатного для конструювання РДТП.
Конструкційні марки графіту, а також матеріали на карбідної основі є досить технологічними і бездефіцитними, завдяки чому вони отримали широке поширення в РДТП.
Також серед матеріалів застосовуваних у виготовленні твердопаливних ракетних двигунів особливе місце займають вуглець-вуглецеві композиційні матеріали, що володіють найменшою масою і досить високою міцністю. Щільність ВВКМ в залежності від способу отримання може коливатися від 1,4 г/см3 до 1,8 г/см3. Для підвищення ерозійної стійкості і зниження пористості композита можуть застосовуватися додаткові види термохімічної обробки, такі як карбідізация або ущільнення поверхні високотемпературним піролітичним вуглецем (пирографитом).
Пирографит володіє високою стійкістю до окислювальним газових потоків, а його теплопровідність перпендикулярно осі осадження в кілька разів нижче, ніж в паралельній площині, що забезпечує можливість тривалої роботи РДТП без прогоряння. Однак, сам процес виробництва даних композитів тривалий, а матеріали застосовувані в ньому, є досить дорогими.
