烧蚀率

烧蚀率是指由于高温高速气流的作用，引起烧蚀材料的热解、熔化、气化、升华和辐射等复杂的气动一化学物理过程。导致相变和质量消耗的现象，称烧蚀。在单位时间内，材料因烧蚀而减少的厚度或失去的质量,称为烧蚀率、用mm/s或kg/s表示。

简介烧蚀率是指由于高温高速气流的作用，引起烧蚀材料的热解、熔化、气化、升华和辐射等复杂的气动一化学物理过程。导致相变和质量消耗的现象，称烧蚀。在单位时间内，材料因烧蚀而减少的厚度或失去的质量,称为烧蚀率、用mm/s或kg/s表示。

烧蚀材料一种固体防热材料，主要用于导弹头部、航天器再入舱外表面和火箭发动机内表面。这种材料在热流作用下能发生分解、熔化、蒸发、升华、侵蚀等物理和化学变化，借材料表面的质量消耗带走大量的热，以达到阻止再入大气层时(见航天器返回技术)的热流传入飞行器内部并冷却火箭发动机燃烧室和喷管的目的。所谓烧蚀，也就是导弹和飞行器再入大气层时在热流作用下，由热化学和机械过程引起的固体表面的质量迁移(材料消耗)现象1。

烧蚀材料的性能要求作为烧蚀材料，要求气化热大，热容量大，绝热性好，向外界辐射热量的功能强。烧蚀材料有多种，陶瓷是其中的佼佼者，而纤维补强陶瓷材料是最佳选择。近年来，研制成功了许多具有高强度。高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的碳化物、氨化物复合陶瓷是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。

烧蚀材料的分类和组成烧蚀材料按烧蚀机理分为升华型、熔化型和碳化型三类。聚四氟乙烯(泰氟隆)、石墨、碳-碳复合材料属于升华型烧蚀材料。其中的碳-碳复合材料是用碳（石墨）纤维或织物为增强材料，用沉积碳或浸渍碳为基体制成的复合材料。碳在高温下升华，吸收热量，而且碳还是一种辐射系数较高的材料，因而有很好的抗烧蚀性能。石英和玻璃类材料属于熔化型烧蚀材料，它的主要成分是二氧化硅，例如高硅氧玻璃内含二氧化硅96%～99%。二氧化硅在高温下有很高的粘度,熔融的液态膜具有抵抗高速气流冲刷的能力，并能在吸收气动热后熔化和蒸发。纤维增强酚醛塑料属于碳化型烧蚀材料。它是以纤维或布为增强材料，以浸渍酚醛树脂为基体制成的复合材料。选用酚醛树脂作基体是因为它具有抗烧蚀、碳层强度高、碳含量高和工艺性能好等优点。烧蚀材料按密度分为高密度和低密度两种。高密度烧蚀材料的密度一般大于1.0克/厘米3。各种纤维增强塑料、碳 -碳复合材料和石墨都属于高密度烧蚀材料。低密度烧蚀材料是指以轻质填料作为填充剂、以纤维作增强材料和以酚醛树脂、环氧树脂或硅橡胶作基体的复合材料。这类材料的密度一般可以根据使用要求进行调整，变化范围在0.2～0.9克/厘米 3之间。将低密度烧蚀材料作填充剂，填充在玻璃钢蜂窝内形成复合结构，能够改进碳层的性能。

烧蚀定义再入大气层的弹头、卫星、飞船和航天飞机，在通过稠密大气层时，因气动加热，表面温度急剧上升，表面材料也会产生一系列复杂的物理化学变化，如材料的熔化、蒸发、升华，材料与周围空气之间的化学反应，材料各成分之间的化学反应，材料的流失和剥蚀等，统称为烧蚀。烧蚀以损耗一定质量的材料来耗散外界的气动热，从而能减少外界对物体体内的传热，使物体内部保持所要求的温度。所以，烧蚀可作为热防护的一种手段2。

基本现象1、是通过空气动力加热等产生的热能使固体表面熔融、蒸发、升华或分解等形成喷出的现象。此时固体的质量必然会减少，将所用的固体材料称之为烧蚀材料。这种热屏蔽方法（烧蚀屏蔽Ablation shields）适用于火箭喷嘴的喉衬部或宇宙飞船再进入大气圈时结构体的表面以防止激烈地加热，可用碳化硅纤维增强酚醛树脂或C/C复合材料等作烧蚀材料。

2、陨星进入大气层后发生侵蚀和裂变的现象。

在宇航领域是指当飞行物体（如导弹、航天器等）再入大气层时在热流作用下，由热化学和机械过程引起固体表面的质量迁移现象。卫星和宇宙飞行器壳体均有防热烧蚀材料。当回收卫星进入大气层时，由于空气力学的加热，其表面温度可达几千度的高温。烧蚀材料的作用是在突然受热或极高温度下燃烧分解而遗留一层炭质耐热层以起隔热作用。保护卫星结构不受损坏3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学