胡江华，孟松鹤，常新龙，许承海，陈 慧

(1.哈尔滨工业大学 复合材料与结构研究所，哈尔滨 150001;2.第二炮兵工程学院，西安 710025;3.中国航天科技集团公司四院四十一所，西安 710025)

0 引言

C/C扩张段具有质量轻、强度高、烧蚀率低、抗热冲击性好及热膨胀系数小等一系列优异性能，国外先进战略武器系统(运载火箭)的Ⅱ、Ⅲ级火箭发动几乎全都采用C/C扩张段(延伸锥)技术［1－3］。在全 C/C扩张段的材料工艺和制备方面，国内也开展了一系列的研究，如嵇阿林等［4］开展了针刺C/C扩张段的制备工艺和性能研究;张晓虎等［5］研究了预制体结构对针刺C/C出口锥力学性能的影响，这些研究初步获得了针刺C/C材料的工艺方法和性能特点。

从国外先进的C/C扩张段设计来看，主要包括材料设计和结构设计。在材料方面，西方国家的先进C/C扩张段首选针刺结构的C/C材料［6］;在结构设计方面，扩张段与喉衬部件之间主要采用了螺纹连接、锥形套连接和一体化成型等方式［7］。

本文主要探讨在现有针刺C/C材料性能和喷管型面条件下，锥形套连接方式的全C/C扩张段的温度场和应力场特点，并与螺纹连接方式的C/C扩张段进行了对比，说明了采用锥形套连接方式的优越性。

1 结构模型

图1所示为锥形套连接的喷管轴对称结构，喉衬采用毡基C/C复合材料，扩张段采用针刺C/C复合材料，绝热层采用高硅氧/酚醛材料，背壁采用石棉/酚醛材料，以及法兰采用高强度合金钢。全C/C扩张段最小内径应略大于喉衬最大外径，目的是使二者能装配在一起。……