新型炭材料, 2017, 32(2): 144-151.
10.1016/S1872-5805(17)60112-4
固体火箭发动机高速高浓度两相流冲刷条件下4D编织炭/炭复合材料烧蚀特性研究
刘洋
1,
,
裴净秋
2,
,
李江
3,
,
何国强
4,
1.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室,陕西 西安,710072;
2.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室,陕西 西安,710072;
3.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室,陕西 西安,710072;
4.西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室,陕西 西安,710072
为了研究固体火箭发动机内高速高浓度冲刷条件下4D编织炭/炭复合材料的烧蚀行为,本文采用一种特别设计的小型实验发动机开展热试实验研究,分别测量获得了试验后炭/炭材料试件的炭棒和纤维束最大烧蚀率,并细分析了冲刷区域和非冲刷区域的烧蚀形貌和微观结构.结果表明:在核心冲刷区域,炭/炭材料试件表面出现了明显的凹坑;结合数值模拟结果可知当颗粒冲刷速度超过一定值后,机械剥蚀效应会大幅增加,是炭/炭材料烧蚀加剧的主导因素;和通常状态不同,在实验条件下,炭棒比纤维束更易受到两相流侵蚀;在颗粒的冲蚀作用下,炭棒表面形成了大量类陨石坑的孔洞,炭棒中的纤维头部几乎是平的,并且低于周围的基体;另外根据试验后试件的微观形貌,讨论了炭棒和纤维束之间界面的几种破坏模式,分析了界面易于被破坏的原因.
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