复合型外防热材料性能研究

介绍了一种用于复合材料发动机壳体飞行过程中气动加热的防护材料。该材料由多种材料复合而成,具有隔热、结构、烧蚀等功能。采用石英灯静态加热实验、电弧风洞烧蚀实验对其背壁温度及烧蚀状态进行考核验证。结果表明,防热材料密度小于1.0 g/cm3,4mm厚材料风洞实验后使表面820℃以上的基材温度降至118℃,表面烧蚀结构完整,该材料可用于复合材料壳体的外热防护。

某固体发动机壳体外防热涂层研究

介绍某固体发动机壳体外防热涂层的研究情况。通过各种基体材料的选择研究 ,确定所研制涂料由有机硅改性环氧树脂室温固化体系与耐热和隔热功能填料组成 ;溶剂为丙酮和二甲苯的混合物。涂层的拉伸强度≮ 7MPa ;伸长率≮ 1 % ;热导率为 0 .2 2 1W/ (m·K) ,比热容为 1 .72× 1 0 3J/ (kg·K) ,密度为 1 .2 5 6g/cm3;并具有较高的耐热性。

壳体外防热设计计算及风洞试验研究

基于ANSYS/Workbench平台,二次开发了固体火箭发动机壳体外防热计算的一维程序算法,开展某发动机外防热仿真计算,获得了壳体与涂层间界面最高温度,对比相应风洞试验测试结果,验证了算法的正确性。最后,建立了某固体火箭发动机壳体三维参数化模型,应用该算法,选取外防热涂层厚度作为设计变量,以壳体与涂层间界面最高温度为目标函数,联合ANSYS/Workbench中目标驱动优化功能(Goal Driven Optimization-GDO)进行设计计算,实现了壳体外防热涂层厚度设计的自主择优。

非压力浸渍成型技术制备夹层结构气凝胶外防热材料

夹层结构气凝胶外防热材料兼具中间层气凝胶材料高效隔热、陶瓷面板材料抗冲刷特点,在未来新型航天飞行器大面积外防隔热领域具有广阔的应用前景。常规的基于压力浸渍成型技术制备的夹层结构气凝胶外防热材料易于出现中间层气凝胶材料渗胶、塌陷、分层问题,从而失去了气凝胶材料高效隔热的特性。本工作提出了非压力浸渍成型技术,即将压力浸渍改为真空浸渍,解决了气凝胶易于渗胶、塌陷问题,通过调节面板陶瓷前驱体浓度、分子链团聚粒径大小、浸渍次数将面板材料力学强度稳固提高,夹层结构材料隔热性能和应变协调性能优异,中心点挠曲位移达8.89mm,在1200℃电弧风洞考核试验中,1000s时背面温升只有55℃。该技术在未来航天飞行器大面积热防护领域具有潜在的应用价值。

航天飞行器外防热复合材料发展概况

航天飞行器再入环境由于飞行任务的不断艰巨而愈加恶劣,故对外防热材料的要求也越来越高。本文通过简要分析气动加热环境所造成的外防热材料结构特性给出气动加热环境对于外防热材料的性能要求。接着以耐烧蚀树脂基防热复合材料为主对外防热材料的发展概况给出相关介绍,并提出利用混编纤维增强复合材料各方面的应用优势。

环氧类外防热涂料延伸率的提高

为解决RT-Ⅲ环氧类外防热涂料在某产品上出现的裂纹、开裂、脱落等问题,将端羟基聚丁二烯黏合剂(HTPB)环氧化,并将其加入到RT-Ⅲ环氧类外防热涂料中,提高涂料的延伸率。增韧后涂料RT-IV的延伸率大幅提高,工艺性能有所改善,隔热性能等与增韧前的RT-Ⅲ环氧类外防热涂料基本相当,界面性能适当降低,并通过了飞行试验验证。通过提高RT-Ⅲ环氧类外防热涂料延伸率技术研究,发现在环氧类外防热涂料中适当加入环氧化的端羟基聚丁二烯黏合剂(EHTPB),可以达到提高涂料延伸率的目的。

固体火箭发动机外防热涂层用改性硅烷粘接剂性能研究

固体火箭发动机外防热涂层体系包括钢壳体/底漆/粘接剂/涂层/面漆,其中粘接剂用于底漆和涂层间的粘接。目前常用粘接剂为多种硅烷混合物,由于受环境温湿度的影响大,导致发动机外防热涂层在热考核中易发生界面脱粘。为了提高界面粘接的可靠性,以发动机钢壳体基材和硅橡胶基外防热涂层为研究对象,开展了硅烷粘接剂的研制工作。以多烷基硅烷和氨基化合物为原料,分别制备了氨基改性硅烷DTJ-1和酰胺基改性硅烷DTJ-2,采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、X射线能谱(EDS)以及接触角(CA)等手段进行了表征分析,并开展了粘接性能和热考核试验。结果表明,DTJ-2的常温、高温粘接强度分别为1.221 MPa和0.48 MPa,均优于DTJ-X的1.069 MPa和0.34 MPa,且通过了石英灯加热考核和动态电弧风洞试验。

FR46-3外防热涂层自动喷涂工艺方法研究

FR46-3外防热层在三个不同直径工件表面进行自动喷涂成型,通过研究三个不同直径工件表面的喷涂工艺参数对FR46-3外防热涂层本体性能的影响,分析给出涂层在不同直径工件表面的自动喷涂工艺参数范围,通过试验验证了该工艺参数范围的合理性。

FR46-3外防热涂层固化判定方法研究

借鉴橡胶材料硫化曲线中正硫化点T90的确定方法,通过研究FR46-3外防热涂层的力学性能、硬度和耐磨耗性能随固化程度的变化规律,分析给出涂层正硫化点时的性能变化情况。通过比较和分析,确定了以硬度作为涂层固化判据的测试方法和标准。对2mm FR46-3涂层邵氏硬度不小于94.8,5mm FR46-3涂层邵氏硬度不小于87.4,就认为达到了固化。