НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТРАКТА РДТТ

Отдельные элементы РДТТ — облицовки минимального сечения, насадки концевых частей сопел большой степени расширения, исполни­тельные и регулирующие расход газа элементы устройств создания управляющих усилий - выполняют из сплавов на основе тугоплавких металлов. Заметное окисление W и Мо наступает при температуре около 900 К с образованием различных окислов, наиболее устойчивыми из которых являются WO₂, WO₃, МоО₂, МоО₃ [20]. Но они имеют невысо­кие значения температуры плавления и не защищают поверхность от окисления при дальнейшем росте температуры поверхности.

По результатам анализа продуктов реакций Мо и W в потоках воздуха, СО₂ и Н₂О при значениях температуры до 2370 К для Мо и вплоть до температуры плавления для W установлено, что окисление идет до образования трехокисей МоО₃ и WO₃ в реакциях

Мо+1,5О₂ МоОз; W+ЗСО₂ WO₃+3CO;

Мо+ЗСО₂ МоО₃+ЗСО; W+3H₂O WO₃+ЗН₂; (5.14)
Мо+Н₂О МоО₃+ ЗН₂;

Скорость окисления в кинетическом режиме

, (5.15)

где m — изменяется в кг/ (м²•с); — кратность химического взаимодейтсвия.

В диффузионном режиме (T_w>2700 К) скорость окисления

. (5.16)

Суммарная скорость уноса массы при обтекании смесью газов . При окислении металлов газовым потоком наличие продуктов реакций (5.14) смещает термодинамическое равновесие влево по температурной шкале, и скорость уноса может определять и кинетика окисления и диффузия конечных продуктов реакций. Поэтому за реальную скорость окисления принимают меньшее из рассчитанных значений по (5.15) и (5.16).

Реакции окисления металлов являются экзотермическими и ускоряют прогрев обтекаемого элемента. |

Расчетные оценки дают небольшие значения скорости окисления сплавов на основе W для РДТТ, продукты сгорания топлива которого имеют В_т<0,05; скорость уноса и<0,001 мм/с в окрестности мини­мального сечения. Поэтому экспериментально унос металлических элементов после стендовых испытаний установить невозможно ввиду относительно небольшого времени работы РДТТ (t=60...70с). Кроме то­го, существуют усадочные явления при остывании элемента, искажаю­щие истинные размеры его в момент окончания работы двигателя.

При достижении поверхностью значения температуры плавления массовую скорость квазистационарного уноса оплавленного слоя можно оценить из баланса энергии на стенке:

.