C/C喉衬炭沉积形成机理及抑制方法研究①

2011-08-31徐开民

固体火箭技术 2011年6期

徐开民，李江，王磊，陈莎

(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710025)

0 引言

在发动机工作过程中，喉衬不仅承受高温、高压两相流燃气带来的机械冲刷和化学侵蚀，而且还承受强烈的力学冲击、振动和热应力［1］。C/C复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、抗热震、抗冲击、可预示性能好等一系列特点，是理想的固体火箭发动机喉衬用材料［2－4］。基于喉衬的重要性，国内外对喉衬烧蚀进行了大量的实验研究，其中某些研究已经涉及到喉衬材料的微观烧蚀形貌分析［5－6］。因此，获得准确的喉衬微观烧蚀形貌，对于现在的烧蚀机理研究及材料的抗烧蚀性能分析都很重要。

前期对全尺寸发动机C/C喉衬展开微观烧蚀形貌分析时，发现喉衬材料表面出现球状沉积层。而基于烧蚀发动机开展的烧蚀机理研究中，实验后在对其喷管喉衬的微观烧蚀形貌分析中也发现了同样的球状沉积层。由于喉衬表面整体被沉积层覆盖，无法得到具体的微观烧蚀形貌，阻碍了形貌的分析，进而导致基于微观形貌的烧蚀机理研究无法开展，得到的某些烧蚀规律无微观形貌的证实与支持，在一定程度上阻碍了烧蚀机理的研究与分析。因此，需明确沉积层的形成机理以及提出抑制该沉积层的方法。为进一步研究材料的烧蚀性能，本文针对多向编织C/C复合材料喉衬开展了烧蚀实验研究。