超轻质碳/酚醛复合材料的烧蚀行为和仿真预报研究

发布时间：2024-02-24 09:47

　　超轻质碳/酚醛复合材料是一种新型防/隔热一体化碳化型微烧蚀热防护复合材料,旨在匹配轻量化深空探测返回再入航天器的热防护技术要求。超轻质碳/酚醛复合材料由纳米孔酚醛树脂气凝胶填充碳纤维三维网络骨架结构复合而成,厚度均匀的高分子树脂薄膜包覆在纤维表面形成了特有的“雾凇结构”。本课题制备了短切碳纤维碳粘接骨架/酚醛气凝胶复合材料和连续碳纤维针刺毡/酚醛气凝胶复合材料,其属性参数均按需可调,且压滤成型工艺或纤维编织工艺决定了复合材料的结构和性质都具有横观各向同性的特点。电弧风洞驻点烧蚀典型工况考核实验证明了材料的耐烧蚀性能优异,高温表面辐射和质量引射热阻塞效应使气动加热被大量耗散。热物性测试和热分析实验表明了材料的热绝缘性能极佳,酚醛气凝胶的热分解吸热和材料沿厚度方向较低的导热系数有效地阻隔了热能量向内部传递。材料烧蚀过程中表现出了分层特性,可描述为烧蚀后退层、碳化反应层、酚醛热解层和原始材料层的四层结构物理模型。在表面烧蚀和体积烧蚀的耦合作用下,材料表面及其内部发生了复杂的热量传递和质量/动量运输过程。基于防/隔热机理分析,建立了以固相为主体并考虑了热解反应和质量引射等复杂因素影响的烧蚀行为...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1非烧蚀型和烧蚀型热防护系统的适用范围[11]

图1-1非烧蚀型和烧蚀型热防护系统的适用范围[11].1非烧蚀型热防护材料非烧蚀型热防护材料一般可重复使用，服役中没有或者仅有极少质量损量调节机制见图1-2。非烧蚀型热防护材料有热沉式和辐射式两种热[12]：热沉式一般选用涂镍铜或铍等大比热的高熔点金属，以材料的热主，其结....

图1-2非烧蚀型热防护材料的能量调节机制[13]

图1-1非烧蚀型和烧蚀型热防护系统的适用范围[11]烧蚀型热防护材料蚀型热防护材料一般可重复使用，服役中没有或者仅有极少质节机制见图1-2。非烧蚀型热防护材料有热沉式和辐射式两热沉式一般选用涂镍铜或铍等大比热的高熔点金属，以材料其结构虽然简单，但是显得笨重而低效，且在大热载....

图1-3烧蚀型热防护材料的能量调节机制[13]

图1-3烧蚀型热防护材料的能量调节机制[13]型热防护材料以高温下的化学反应或物理相变等物质消耗过理分为表面烧蚀和热解烧蚀，对应地分别称为非碳化和碳化于极端气动加热环境时，非碳化型烧蚀材料仅在表面极其邻耗；而碳化型烧蚀材料则同时经历了表面质量损失和内部热分烧蚀材料的力学性能一....

图1-4不同放大倍率下PICA的微观形貌

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文质碳化型烧蚀热防护材料烧蚀材料密度低于1.0g/cm3，按结构特点分为蜂窝增强低密轻质陶瓷烧蚀材料（LCAs）。前者以酚醛蜂窝结构承载绝热树脂泡沫等基体并填充酚醛微球或石英纤维，典型代表有DC-5026[16]、SLA-561V[17,18]和....

本文编号：3908809