某火箭发动机喷管扩散段烧蚀材料选材

为解决某总体单位提出的某战术导弹火箭发动机喷管扩散段结构及热环境工况要求,进行了扩散段用烧蚀材料试验对比筛选。对短切碳纤维增强酚醛树脂复合材料预浸料和高硅氧玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料预浸料进行研究,分析不同材料的拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和线烧蚀率,制备产品样件进行水压爆破试验,分析不同纤维长度以及不同纤维种类对产品抗压强度的影响,并通过发动机地面静试研究扩散段烧蚀材料适用情况。结果表明,虽然酚醛树脂/短切碳纤维复合材料的力学性能及耐烧蚀性能均优于酚醛树脂/长丝高硅氧玻璃纤维复合材料,但在发动机温度低于2 000℃、固体粒子含量较多且燃气流速度较大的部位,酚醛树脂/短切碳纤维复合材料的耐冲刷性能较差,无法满足使用要求,酚醛树脂/长丝高硅氧玻璃纤维复合材料耐烧蚀及抗冲刷性能更优异,可满足使用要求。进一步探讨了在特定热、力环境下不同纤维增强体烧蚀材料的热防护机理机制,通过发动机试验进行了选材方案验证,为特定热环境烧蚀材料选用提供了理论及应用依据。

工业CT在喷管扩散段绝热层无损检测中的应用

针对火箭发动机喷管扩散段绝热层的常见缺陷和工业CT技术特点,采用工业CT技术对其质量进行了检测分析,结果表明:工业CT技术对提高制品质量和改进制品工艺有指导性的意义,在三维重建后更高层面上保证了产品质量,为火箭发动机正常工作提供了强有力的保障手段。

喷管扩散段绝热层开裂分析及预防

喷管扩散段绝热层采用碳布/钡酚醛树脂和玻璃纤维布/钡酚醛树脂复合缠绕成形,粗加工后在自然存放中多件产品分层开裂。通过宏微观观察、成分分析和热分析等手段对失效件的失效模式进行了分析,结合产品浸胶、缠绕工艺开展了模拟复现试验。结果表明:碳布界面弱粘接造成层间开裂失效,预浸布预固化工序中局部游离酚含量偏高,缠绕操作引入氧化铁,固化工序中发生络合反应引起纤维表面发蓝,致使界面粘接强度降低,在内应力和切削应力综合作用下发生开裂失效。