1. Оболочка из эпоксидного углеволокнита Hercules im6/3501 (препрег), 6 слоев толщиной 0,14мм, [±60.0]2s; формование 1 и 4: 175ºС, 690 кПа;

2. Al-соты ¼-5056-2,3;

3. Пленочный клей nb-102/104;

4. Оболочки из эпоксидного углетекстсолита а193р/3501-6 (препрег, толщина 0,19мм), 3слоя , 2слоя .

В препрегах 3501 Hercules – связующее MY – 720 (аналог ВС-2526, Хэф-10, отвердитель 4,4´ - ДАДФСН, - амин).

Рис.105. Конструкция сопла РДТТ и применяемые материалы [59]:

1-внутренняя теплозащита камеры сгорания (резины на основе

каучуков СКН, СКБ и других;

2-входной конус (фенольные угле-, кварцепластики);

3-критическое сечение (горловина соплового блока, УУКМ,

вольфрам, фенольный углепластик);

4- фенольные угле-, асбо-, кварце-, кремнеземопластики;

5-раструб сопла (УУКМ, фенольные угле-, кварцепластики);

6-силовая конструкция (ВПКМ, намотка; алюминий, сталь).

Конструкции многократного использования (ВКС, до 100 полетов; «горячие» конструкции ГТД, которые могут быть изготовлены с применением ПКМ (рис.105)) от воздействия высокотемпературных потоков защищают предельно термоустойчивыми материалами, прежде всего, композиционными типа углерод-углерод (УУКМ), углерод-SiC (УККМ), SiO₂/SiO₂, SiC/SiC, Si₃N₄/Si₃N₄ и др. (рис. 106-109, табл. 56,57).

Рис.106. Типичный внешний вид челночного воздушно-космического лета­тельного аппарата «Спейс Шатл Орбитер»; показаны узлы и детали, в которых применяются или возможно применение композиционных материалов [62]:

1 — «руки» грузовых манипуляторов; 2 — ребра, работающие па срез, и конструкция, воспринимающая тягу; 3 — вертикальный стабилизатор; 4 — руль поворота; 5 — рама хвостовой части фюзеляжа; 6 — ресиверы орби­тального маневрирования; 7 — балки отсеков крыла; 8 — люки шасси; 9 — несущая конструкция системы тепловой защиты;

10 — грузовые двери и панели радиаторов; 11 — панели фюзеляжа.

Рис.107. Области применения углеродных материалов [57]:

1. фуллерены в качестве полупроводников;

2. антифрикционные торцевые уплотнения в ТНА ГТД; углепластиковая обшивка крыльев, элевонов хвостового оперения, кабин самолётов СУ, вертолётов МИ;

3. Тромборезистентные материалы в медицине;

4. Графитовая кладка плутониевых атомных реакторов;

5. Прессформы горячего прессования изделий из титана и бериллия ;

6. Фрикционные диски узлов торможения самолётов СУ-З0М, ТУ-154,

ТУ-160, ИЛ-96;

7. Терморезисторы и теплоизоляция ЭВП в металлургии и производстве

полупроводников ;

8. Внешняя переизлучающая многоразовая теплозащита ВКС и

МАКС;

9. Неохлаждаемые сопла ЖРД ;

10. Сопла РДТТ установок залпового огня систем «Ураган», «Град»;

11. Сопла РДТТ зенитных комплексов «Игла», С-300, С-400 «Триумф»;

12- Сопла РДТТ СС-20, СС-24, СС-25, «Тополь»;

13. первая стенка «Токамак’а»;

14. перспективные РДТТ;

15. ГЧ БРДД, детали двигательных установок ядерных РД .

Рис.108. Углерод-углеродные (УУКМ) и углеродокарбидкремниевые (УКККМ) материалы для двигателей 5 и 6 поколений [38]:

1-3 - изделия сложной конфигурации, полученные «сухим» методом»; 4 - теплозащитный экран поддона печи «УЛВАК» вместе с теплоизоляционным кольцом; 5 - Неохлаждаемая теплоизоляционная камера подогрева форм установки «УВНК-12»; 6 - Детали насоса изготовленные из УКККМ. Пиролизованные углерод-углеродные (УУКМ) и углерод-карбидкремниевые (УКККМ) композиционные материалы с покрытиями (ZrO₂, Сr₂О₃, Мg0, СеО₂, Y₂О₃, Т_пл 2400-2750 °С) для горячих (1500-2000 °С, до 2500 °С, воздух, продукты сгорания керосина, ресурс не менее 500 часов) трактов (камера сгорания, защитные экраны, сопла, сектора вектора тяги, створки сопел, высокоскоростные фортуны, подшипники, кольца торцевых уплотнений насосов) ГТД.

Р ис.109. Типичные формы наконечников головных частей баллистических ракет [63]:

1-углепластики; 2-УУКМ.

Для тепловой защиты металлических конструкций ВКС (Т_доп. ≤ 175°С) в соответствии с тепловыми нагрузками:

1. Носовой обтекатель и носок крыла >1260 °С;

2. Нижняя поверхность фюзеляжа и крыла ВКС, носок и задняя кромка киля, передняя часть фюзеляжа 650-1260 °С,

3. Верх, передняя, средняя и хвостовая часть фюзеляжа, киль, гондолы ЖРД, системы орбитального маневрирования, некоторые участки верхней поверхности крыла 400-650 °С;

4. Створки люка грузового отсека, боковая часть фюзеляжа, верхняя обшивка крыла, гондолы ЖРД до 400 °С;

5. Зона подвески элевонов и руля направления 760 °С;

6. ТЗ экраны ЖРД ≈870 °С;

7. Зазор между элевонами (элевонная щель) 1815 °С (время спуска 20-30 мин).

используют различные материалы (в скобках – температуры нагрева, °С): УУКМ (углеродные волокна с SiC-покрытием, осаждение пироуглерода, до 1650 °С); ВКП (керамическое покрытие, пленки из волокон SiO₂ и боросиликатного стекла с SiB₄, 1300 °С); НКП (тоже без SiB_4, 700 °С); ГТП (гибкая теплоизоляция, войлок из фенилоновых или СВМ волокон с покрытием из кремнийорганической резины, до 400 °С); абляционный материал, трехслойная конструкция, оболочки из эпоксифенольного стеклопластика (15% массы, стеклянные микросферы, 20% массы – дисперсные кварцевые волокна); полиимидные стеклосоты (КТ-11 + СП97ВК, высота 60мм.).

Аналогичные материалы используют в ВКС «Спейс Шатл» (рис.109).

Таблица 56. УУКМ для изготовления раструбов РДТТ [1]:

Тип УУКМ	Каркас раструба		Тип матрицы	Основные характеристики
	Структура	Наполнитель		ρ, г/см3	σ+, МПа
	Намоточная	Нить ВМН	Кокс
Куп-ВМ-ПУ			фенолформальде-	1,4	-
			гидной смолы,
			пироуплотнение
Заря	Каркас	Основа-нить
	изго-	Урал-24
	тавливается	Уток-нить	Пироуплотнение
	на круглот-	УКН-5000		1,4	58
	кацкой ма-
	шине
		Ткань	Кокс
ТВП- КМ	Тканевык-	Урал-	фенолформальде-	. 1.4	70
	ладочная	ТМ-4-22	гидной смолы,
	прошивная		пироуп-
			лотнение
ТВП	То же	Тоже	Пироуплотнение	1.4	60
	Тканевык-	Ткань	Пироуплотнение
Луч	ладочная	УТ-900	Кокс	1,5-1,5	90
	прошивная
Луч КМ	Тоже	Тоже	фенолформальде-
			гидной смолы,	1.5-1,6	130
			пироуплотнение

Таблица 57. Материалы для конструкций входных трактов сопловых блоков [1]:

Эле­мент конст­рукции	Марка материала, страна	Тип материала	σ+, МПа		σ -, МПа	ρ г/м3	λ Вт/(м-К)		α, 1/К
Моно­блок	КИМФ-МБ, Рос­сия	УУКМ 3D (пироуглеродная матрица). Каркас изготовлен методом плетения высокомодульного жгута УКН-5000	50	160		1,85	5-15	-
Моно­блок	Sepcarb-570, США	УУКМ на основе каркаса 3D из углеродных стержней. Многоцикловое уплотнение с использованием нефтяного пека, графитизация	51	160		2,01	5-15
Вкла­дыш крити­ческого сечения	УПА-3, Россия	Вязаный углеродный каркас, насыщенный пироуглеродом	5,6	22		1,97	11,5	5-10 -6
Тоже	Десна, Россия	Плетеный каркас 3D с матрицей из графитизированного пекового кокса, многократная пропитка под давлением, графитизация	40,0-50,0	160		1.95	3-4	2,5-10 -6
Тоже	Pyracarb-903, США	Стержневый каркас 3D с матрицей из графитизированного пекового кокса, многократная пропитка, графитизация	25	155		1,95

Рис.110. Многоразовая теплозащита космических самолетов типа «Спейс Шатл»

(ВКС «Дискавери»):