姬威信，孙纪国

（北京航天动力研究所，北京，100076）

研究简报

铬/镍镀层对甲烷发动机推力室再生冷却换热影响研究

姬威信，孙纪国

（北京航天动力研究所，北京，100076）

采用三维整场求解的方法，对某甲烷发动机推力室身部进行流动/传热耦合计算，研究了内壁燃气侧铬/镍镀层对甲烷再生冷却身部换热的影响。研究结果表明，气壁镀铬/镍可以有效保护推力室喉部，降低室壁温度，当敷设0.05 mm镍镀层时，喉部壁温可降低24.4%，最大热流密度可减小20%；敷设0.05 mm铬镀层时，喉部壁温降低约23%，热流密度减小18.7%；气壁镀镍的热防护效果优于气壁镀铬，且镍镀层厚度越大，气壁温和液壁温降低越多，防护效果越好。

液氧/甲烷火箭发动机；推力室；再生冷却；热防护

0 引 言

甲烷资源丰富，价格便宜，无毒无污染，比热高，是良好的冷却剂；液氧/甲烷组合密度比冲大，是理想的航天动力燃料。由于液氧/甲烷发动机综合性能好、可靠性高、可重复使用、维护方便，因此，国外均将液氧/甲烷发动机作为可重复使用运载器的理想动力进行研究[1～4]。然而，对于长寿命液体火箭发动机，内壁处于疲劳与蠕变的交互作用下，温度过高会造成内壁的失效，比如，SSME 和火神等高压火箭发动机在多次热试验后，燃烧室内壁喉部上游收敛段均出现了不同程度的裂纹[5,6]。所以，对于可重复使用甲烷发动机有必要对推力室室壁进行有效地热防护。

隔热涂层是对推力室进行热防护的一种有效手段，对于长时间工作的发动机来说，它是再生冷却的有益补充，目前应用较为广泛[7,8]。……