C/SiC复合材料的烧蚀机理试验研究

C/SiC复合材料具有优异的热力学性能,在临近空间领域具有较好的应用前景。针对C/SiC复合材料的烧蚀机理理论方法开展研究,建立了C/SiC复合材料主/被动氧化烧蚀分析方法,并在传统主动和被动氧化烧蚀的基础上,对于更高温度条件则采用一种升华分解烧蚀模型。通过设计典型状态电弧风洞试验,验证了主/被动氧化模型烧蚀、升华分解烧蚀模型的准确性,试验结果表明典型状态下C/SiC复合材料无因次质量烧蚀率与理论值吻合,有关研究及结果可以为C/SiC复合材料防热设计分析提供参考。

四种防热材料的烧蚀侵蚀试验研究

主要研究了 2 .5D高硅 /酚醛、短纤维模压高硅 /酚醛、斜缠高硅 /酚醛、三向碳 /碳等四种材料的驻点烧蚀侵蚀性能。结果表明在燃气流中粒子含量、速度、粒子种类对材料驻点烧蚀侵蚀有非常大的影响 ,在烧蚀侵蚀过程中 ,粒子的侵蚀起主要作用。

先进树脂基轻质烧蚀防热复合材料

基于新型多孔杂化树脂基体,制备出一种先进树脂基轻质烧蚀防热复合材料。通过化学反应控制和杂化树脂组分的调节,实现了对多孔杂化树脂基体微观结构和宏观性能的控制,制备出密度0.18~0.75 g/cm^3,平均孔径0.01~10μm之间可灵活调节的多孔杂化树脂基体,孔隙率最高可达95%。以此杂化树脂为基体,可构建出密度0.30~1.2 g/cm^3之间可调的轻质烧蚀防热复合材料。以自制高孔隙率碳纤维骨架和商品化石英纤维针刺毡为增强体,制备出密度分别为0.35 g/cm^3和0.65 g/cm^3的2种轻质烧蚀防热复合材料,热导率<0.1 W/(m·K)。等离子体电弧风洞考核结果表明,新型复合材料表现出优异的烧蚀性能和高效隔热性能。C⁃1复合材料在6 MW/m^2热流条件下,33 s烧蚀时间后,表面最高温度达到2850℃,而30 mm处背面温升为186℃,50 mm处背面温升仅有55℃。S⁃2复合材料总加热量270 MJ/m^2的热环境下,270 s加热后最高背面(15 mm处)温升仅为95℃。

复合防热构件隔热性能研究

本文对两种隔热层由不同绝热材料制备的复合防热构件材料的隔热性能进行了研究。试验结果分析表明 ,这两种绝热材料都有效降低了防热构件的热导率 ,其隔热性能很优异 ,可以应用于航天工程以应对剧热环境。

飞行器用防热材料的研究进展

防热材料是保护飞行器表面在飞行中避免过热而烧毁的重要保障。随着飞行器飞行速度的提升,防热材料的工作环境越发恶劣,对防热材料的性能要求也越来越高。从20世纪50年代开始,国内外对防热材料都进行了较为深入地研究,研发了多种防热材料来应对不同的气动情况。本文就现用防热材料的种类、性能及应用现状进行了综述,并对防热材料的发展进行了展望。

多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料高温压缩性能及损伤机制

低密度烧蚀防热材料是航天飞行器热防护系统的关键候选材料,其高温力学性能是热防护结构在气动热载荷下结构完整性的关键。本文针对多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料开展高温压缩性能实验,获得了其压缩强度随温度的变化规律,结合热重、SEM分析了力载荷、热解及氧化反应对压缩强度的影响,揭示了软相碳层弥合和纤维脱黏、拔出两种韧化机制,为多相纤维增强酚醛树脂低密度烧蚀防热复合材料在热防护系统的工程应用提供实验数据支撑。