Fenolik ve karbon matrisli kompozitlerin hibrit yakıtlı roket serbest jeti altındaki ablatif performansı

Yüksek sıcaklık dayanımı ve şok direnci gerektiren roket nozülü bölgelerinde yaygın olarak ablatif kompozit malzemeler tercih edilir. Hibrit roket uygulamalarında ise bu malzemeler doğrudan yakıt ve oksitleyicinin yanma reaksiyonu sonucu ortaya çıkan sıcak gaza maruz kalırlar. Laboratuvar ölçekli hibrit yakıtlı roket motorunun serbest jeti altında yapılacak olan ablasyon testleri, bu malzemelerin hibrit yakıtlı roket uygulamalarındaki uçuş benzeri bir simülasyonu olacaktır. Literatürdeki benzer koşullar göz önüne alındığında, silika ve karbon elyaf takviyeli Polimer Matrisli Kompozitler kısa süreli sıcak gaz maruziyetine dayanabiliyorken Karbon/Karbon gibi Seramik Matrisli Kompozitler ciddi bir ablasyona uğramadan dayanıklılık gösterebilirler. Bu çalışmada fenolik reçine esaslı kırpılmış ve iki boyutlu elyaf takviyeli Polimer Matris Kompozitler ile Karbon/Karbon Kompozitler, parafin yakıt ve gaz oksijen oksitleyici içerikli laboratuvar ölçekli hibrit roketin 7 saniye süreli sıcak yanma gazına maruz bırakılmıştır. Yanmadaki oksijen-yakıt oranının ablasyon performansı üzerindeki etkisini gözlemlemek için her numune tipi oksijen zengin ve yakıt zengin ateşleme koşullarında test edilmiştir. Kızılötesi pirometre aracılığıyla numunelerin test esnasındaki yüzey sıcakları ölçülmüştür, ek olarak numunelerin kütle kayıpları ile ablasyon süratleri hesaplanmıştır. Test sonuçlarına göre fenolik matrisli kompozitlerin ve Karbon/Karbon kompozitlerin fiber-matris ayrılması nedeniyle ablasyona uğramakta olduğu gözlemlenmiştir. 1500 °C ısıl işlem uygulanması sonrasında Karbon/Karbon numunelerin sıcak gaz maruziyetine karşı ablasyon direncinin arttığı görülmüştür. Hem fenolik matrisli kompozitler hem de Karbon/Karbon kompozitler açısından kırpılmış elyaf takviyeli numuneler, iki boyutlu elyaf takviyesinden daha yüksek ablasyon direnci sağlamıştır. Numune çeşitliliği sayesinde, kompozit malzemelerin hibrit yakıtlı roket uygulamalarındaki ablasyon mekanizmaları hakkında net bir anlayış sağlanmaktadır.