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固体火箭发动机用W8Cu钨渗铜喉衬抗烧蚀性研究

2021-01-12林冰涛余小波张保红郭颖利刘仲位孙晓霞

兵器装备工程学报 2020年12期
关键词:发动机

林冰涛,余小波,张保红,郭颖利,刘仲位,孙晓霞,褚 宏

(1.安泰科技股份有限公司, 北京 100081; 2.湖北航天化学技术研究所, 湖北 襄阳 441003;3.中国劳动关系学院, 北京 100048)

喉衬作为固体火箭发动机的关键部件,其主要作用是通过控制发动机燃气的排气量,使燃烧室内保持一定压力,以获得预期的推力,维持推进器按照预期值持续工作,对发动机的性能和工作安全性都具有重要影响[1-3]。固体火箭发动机喷管中喉衬的工作环境温度高达2 000~3 000 K,同时还承受高速粒子流的冲刷,因此喉衬烧蚀的主要因素是热化学烧蚀与机械剥蚀[4]。耐冲刷和耐烧蚀性能是固体火箭喷管的关键指标之一[5]。

现有常用喉衬材料中,根据发动机的工作状态,选用C/C 复合材料[4-6]或钨渗铜材料[7-8]较多。C/C复合材料重量轻,但是强度低、抗燃气流的冲刷性能较差;而钨渗铜材料具有良好的耐高温抗烧蚀性能和抗气流冲刷性能,但密度较大。因此,在一些大型固体火箭发动机中,由于钨渗铜的密度太大而选用C/C复合材料;而在一些小型固体火箭发动机中,喉衬的规格尺寸较小,由重量因素带来的影响较小,因此,当对发动机喉衬烧蚀量或者对材料耐高温、耐冲刷有较高要求的环境下,大多选用钨渗铜材料制作喉衬。

现有的国家军用标准GJB2299A—2005《喉衬用钨渗铜制品规范》中,3.1.1节规定了对材料的要求,但仅对钨粉的纯度和铜的化学成分进行了限定,并没有对钨粉粒度作出明确的要求;3.1.2提出了牌号要求,包含W8Cu,W10Cu两个牌号,其相关参数如表1所示[9]。……

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