石墨/AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究

发布时间：2022-01-14 22:04

　　为提高石墨的耐烧蚀性能,利用压力浸渗方法将AlSi合金渗入石墨孔隙中获得石墨/AlSi耗散防热复合材料。利用小型烧蚀实验发动机开展了不同推进剂和压强工况下石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬和C/C喉衬的对比烧蚀试验研究,总结了推进剂铝含量、燃烧室压强对相对烧蚀性能影响,并分析石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理。结果表明,石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬线烧蚀率低于相同状态下C/C材料喉衬的线烧蚀率,其中在铝质量含量5%、压强12.5 MPa工况中石墨/AlSi喉衬线烧蚀率降低92%。分析认为石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理主要为:石墨孔隙内的AlSi合金通过熔化和气化相变吸收热量,降低了石墨基体的热负载;AlSi合金的熔化后在表面形成的液态膜阻碍了燃气中氧化性成分向石墨基体中的扩散;合金气化产生的Al、Si蒸气在引射作用下注入边界层,与边界层中氧化组分发生反应,降低其中的氧化组分浓度;AlSi合金氧化后形成的Al₂O₃-SiO₂玻璃态熔融层减弱燃气对喉衬机械剥蚀作用。最终石墨/AlSi耗散防热复合材料... 

【文章来源】：固体火箭技术. 2020,43(01)北大核心CSCD

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【部分图文】：

喷管尺寸

C/C组合喷管与ASG喷管的宏观照片

图2 C/C组合喷管与ASG喷管的宏观照片采用?112 mm标准发动机进行试验，其中燃料为铝含量分别18%和5%的含铝复合推进剂，绝热燃烧温度3100～3400 K。喷管喉衬材料线烧蚀率计算方法为:根据实验测量的内弹道曲线来确定工作时间，然后利用μ-CT三维扫描对试验前后喷管形貌进行重构，测量C/C和ASG喉径，从而计算出单边线烧蚀率。考虑到烧蚀的非均匀性，沿径向垂直两个方向测量烧蚀后喉径，进行平均后得到烧蚀后平均喉径。单边线烧蚀率计算公式如下:

【参考文献】：
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本文编号：3589294