2. Теплозащитные материалы, аблирующие через стадию плавления.

С образованием расплавов аблируют керамические материалы, используемые для изготовления объемных изделий ракетнокосмической техники (обтекатели головных частей, радиопрозрачные элементы конструкций, обеспечивающие связь, управление, наведение), и ТЗМ, разрушающие по смешанному механизму, в состав которых входят минеральные наполнители (кремнезем, кварц,асбест), теплозащитные стекло-, кварце-, асбопластики. Параметры процессов плавления и последующего испарения (кипения) расплавов в обоих случаях подчиняются общим закономерностям, но в случае абляции пластиков (см. раздел 3) имеют место дополнительные эффекты, определяемые особенностями абляции многокомпонентных материалов (изменение вязкости расплавов и их оптических характеристик, химические процессы между компонентными, конвективный теплообмен с участием газообразных продуктов абляции полимерной составляющей ТЗМ и др.). Для ТЗМ, абляция которых проходит с образованием жидкой фазы

Параметр газификации φ в этом случае определяется соотношением скорости испарения V_исп (кипения, V_кип) к скорости плавления V_пл и эффективность ТЗМ этого типа определяется способностью расплава сохраняться на поверхности абляции вплоть до реализации наиболее энергоёмкого процесса – кипения расплава.

Основными типами ТЗМ, абляция которых приходит через стадию плавления, является кварцевая, алюмооксидная керамика, ситаллы, материалы, из которых изготавливают «сухим», «полусухим» прессованием, шликерным литьем, электрофоретическим формированием головные обтекатели, радиопрозрачные ГЧ, эксплуатируемые длительно при умеренных температурах (обтекатели ракет на наружной подвеске), затем кратковременно в окислительной среде при Т>1000К.

Наименее эффективны материалы, которые быстро плавятся, а затем медленно испаряются (кипят). Повышение температуры приводит к снижению вязкости расплава и он уносится с поверхности абляции в жидком состоянии без реализации затрат тепла на энергоемкие процессы испарения и кипения. Это сопровождается снижением количества паров, осуществляющих конвективный теплообмен, и коэффициента вдува β. Скорость испарения V_исп пропорциональна упругости паров P_i над поверхностью расплава, V_исп =f(P_i). Скорость плавления V_пл = f(1/ ) коррелируется с вязкостью расплава ŋ, определяющая скорость движения слоя расплава.

Эффективность ТЗМ, образующих при абляции расплавы, определяется согласованием скоростей плавления V_пл и испарения (кипения) V_исп расплавов. При сравнительно низкой температуре плавления вязкость расплава смеси оксидов в составе асбеста резко снижается (при абляции фенольных асбопластиков расплавы асбеста «загущаются» продуктами пиролиза фенольного реактопласта), большая часть его сдувается с поверхностями абляции (парциальные давления паров около 10^-1) при 1800°C.

При 2200-2600°C при низкой вязкости расплав Al₂O₃ сдувается с поверхности практически без кипения (малое значение P_i).

При 2600-2800°C вязкость расплава кварца достаточно велика и аккумулируя подводимое тепло он интенсивно кипит.

Согласование протекания процессов плавления и кипения керамик с высоким содержанием SiO₂ (кремнезем, кварц) предопределило их широкое использование в различных типах ТЗМ.