姜 东，李 江，魏祥庚，陈 剑

(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072)

0 引言

喷管热结构关系到发动机的安全，是一个非常重要而又复杂的课题。目前，研究喷管热结构的理论方法还不够成熟，也缺乏有效的考核手段，很多问题到全尺寸发动机试车时才出现，这给型号研制带来很大的风险。喷管的热结构由于影响因素较多，目前还没有较成熟的研究手段。文献报道关于喷管热结构的数值模拟居多，试验报道较少。文献［1］考虑喷管不同材料之间的接触状态，计算了喷管的温度场和应力场，对喷管的结构完整性进行了分析，并对喉衬各组件的应力场与温度场分布进行了比较，证明了应力主要由温度梯度造成。文献［2］基于三维有限元计算模型，考虑喉衬不同材料之间的接触，对发动机工作过程中喷管结构的缝隙进行了详细计算和分析，并得到了发动机工作过程中喷管结构缝隙和接触应力的变化趋势。文献［3］利用氧化铝管式炉进行了不同温度下的2DC/C材料抗热震性能试验，得出结论认为热震试验前后C/C材料的断裂机制基本相同，都是以拉伸破坏为主，纤维的拔出长度也基本一致。

本文针对发动机研制中出现的喉衬材料失效的故障，在分析失效机理的基础上，提出了一种用小型固体发动机对喉衬材料抗热震性进行考核的试验方法，并得到了验证。在此基础上，对不同喉衬材料进行了考核和筛选。

1 故障分析

某发动机采用单根端面燃烧的复合推进剂，含铝量17%，工作平均压强17.6 MPa，流量约31 kg/s，燃气温度3 300 K。……