berita

Dalam desain perlindungan termal produk kedirgantaraan, untuk komponen yang membutuhkan ketebalan substansial, memiliki geometri kompleks, atau rentan terhadap retak tegangan, material komposit sering digunakan sebagai pengganti lapisan perlindungan termal tradisional. Lebih lanjut, struktur perlindungan termal komposit menawarkan pilihan fabrikasi yang serbaguna: struktur tersebut dapat dibentuk dengan cepat langsung pada lokasi perlindungan termal tertentu, atau dapat direkatkan menggunakan selongsong perlindungan termal komposit yang telah diprefabrikasi, sehingga menawarkan keuntungan yang berbeda berupa proses persiapan yang efisien dan mudah. ​​Saat ini, komposit serat kaca fenolik banyak digunakan dalam struktur perlindungan termal karena berbagai keunggulannya, termasuk stabilitas struktural, ketahanan suhu tinggi, hasil arang yang tinggi, laju ablasi rendah, kekuatan mekanik tinggi, dan ketangguhan benturan yang sangat baik.

Komposit serat kaca fenolikMaterial ini memiliki potensi signifikan untuk aplikasi luas di sektor kedirgantaraan. Mekanisme perlindungan termalnya melibatkan interaksi sinergis dari berbagai proses perlindungan, termasuk penghambatan konduksi panas, pirolisis endotermik, isolasi termal yang diberikan oleh lapisan arang, dan dukungan struktural. Makalah ini akan menganalisis mekanisme perlindungan termal dari perspektif penghambatan konduksi panas, pirolisis endotermik, dan isolasi termal yang diberikan oleh lapisan arang.

1. Penghambatan Konduksi Panas

Dalam komposit serat kaca fenolik, matriks resin fenolik itu sendiri memiliki konduktivitas termal yang rendah, yang secara signifikan menghambat konduksi panas eksternal. Ketika material komposit terpapar lingkungan bersuhu tinggi yang ditemui selama penerbangan, panas awalnya merambat ke dalam dari permukaan luar. Namun, struktur rantai makromolekul yang melekat pada matriks resin fenolik menghalangi jalur konduksi panas, sehingga menyebabkan penurunan yang signifikan dalam laju perpindahan panas. Bersamaan dengan itu, keberadaan serat kaca di dalam komposit semakin mengubah jalur konduksi panas internal. Selain itu, antarmuka antara serat kaca dan resin fenolik menunjukkan resistansi termal yang tinggi; akibatnya, panas mengalami hambatan tambahan saat melewati antarmuka ini, yang selanjutnya menghambat proses konduksi panas dan secara efektif menurunkan laju kenaikan suhu di dalam material komposit.

2. Pirolisis Endotermik

Ketika terpapar lingkungan eksternal bersuhu tinggi, resin fenolik mengalami reaksi pirolisis terus-menerus. Proses pirolisis ini merupakan reaksi endotermik: setelah menyerap energi termal, ikatan kimia dalam molekul resin fenolik putus, menyebabkan material tersebut terurai menjadi gas molekul kecil dan residu karbon. Proses ini secara efektif mengkonsumsi energi termal yang ditransfer dari lingkungan eksternal ke permukaan komposit, sehingga secara bersamaan menurunkan suhu permukaan material komposit. 3. Isolasi Termal melalui Lapisan Arang

Seiring berlangsungnya reaksi pirolisis, lapisan arang secara bertahap terbentuk di permukaan.komposit resin fenolikLapisan arang ini memiliki struktur berpori, dengan pori-porinya terisi gas yang menunjukkan konduktivitas termal yang sangat rendah; fitur ini semakin meningkatkan kemampuan isolasi termal komposit. Bersamaan dengan itu, lapisan arang menghadirkan tekstur permukaan yang keras yang mampu menahan tekanan aerodinamis dan beban mekanis tertentu, sehingga melindungi material yang tidak hangus di bawahnya dari efek pengikisan dan erosi aliran gas bersuhu tinggi. Lapisan arang yang terbentuk pada permukaan komposit tidak hanya berfungsi sebagai isolasi tetapi juga, sampai batas tertentu, mengurangi kehilangan massa pada komposit, sehingga memperpanjang masa pakai struktur perlindungan termal.