[發明專利]用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的推力室結構及方法

有效

• 申請號: 201810281669.0
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108757223B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 楊巖;左安軍;楊進慧;劉鑫鵬;王朝暉;王曉麗;謝恒;田原;楊繼東;王仙
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 范曉毅<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的推力室結構及方法，屬于航空航天發動機領域。所述推力室結構，包括依次同軸連接的噴注器(1)、第一身部(2)、第二身部(3)及收斂段(4)，所述第一身部(2)和第二身部(3)均為空心圓柱結構，所述第一身部(2)及收斂段(4)均為金屬材質，所述第一身部(2)設有冷卻介質通道，所述第二身部(3)為復合材料材質，所述收斂段(4)為空心結構。本發明通過燃燒室壓力模擬實際的使用環境壓力，降低了對燃料和氧化劑供應能力的要求，節約了考核成本且可以隨時、長時間對復合材料性能進行考核，考核結果準確。

技術領域

本發明涉及一種用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的推力室結構及方法，屬于航空航天發動機領域。

背景技術

碳碳復合材料是指碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料。而碳陶復合材料則是以碳纖維的三維氈體作為增強骨架，以碳化硅陶瓷作為連續基體的一類新型復合材料。二者均具有高強度，低密度、耐高溫、抗氧化燒蝕以及較低膨脹系數等優點，最高工作溫度已達2600℃被認為是目前最有發展前途的高溫材料。目前，碳碳復合材料和碳陶復合材料在超燃沖壓發動機進氣道及燃燒室、固體火箭發動機喉襯、液體火箭發動機噴管以及飛行器前緣熱防護系統等領域已得到廣泛應用。

雖然碳碳或碳陶復合材料具有諸多優良的高溫性能，但在高溫有氧環境下容易發生氧化燒蝕，導致材料性能急劇下降。因而需要在投入應用之前，需要對復合材料的抗氧化燒蝕性能進行考核。目前可行的復合材料抗氧化燒蝕性能考核方法有三種：搭載火箭發動機試車、電弧風洞燒蝕試驗和氧乙炔燒蝕試驗。搭載火箭發動機試車所模擬的環境最準確，但成本也最高且試車機會極少；電弧風洞加水困難，難以準確模擬噴管內的燃氣組分；氧乙炔燒蝕試驗燃氣組分單一，且無法模擬燃氣的高速環境，參考意義有限；此外，前兩種方法對燃料和氧化劑的供應能力也有較高的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的推力室結構及方法，通過燃燒室壓力模擬實際的使用環境壓力，降低了對燃料和氧化劑供應能力的要求，節約了考核成本且可以隨時、長時間對復合材料性能進行考核，考核結果準確。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的推力室結構，包括依次同軸連接的噴注器1、第一身部2、第二身部3及收斂段4，所述第一身部2和第二身部3均為空心圓柱結構，所述第一身部2及收斂段4均為金屬材質，所述第一身部2設有冷卻介質通道，所述第二身部3為復合材料材質，所述收斂段4為空心結構。

在一可選實施例中，所述第一身部2包括貼合的內壁和外壁，所述內壁上設有多條沿軸向延伸的溝槽，以形成所述冷卻介質通道。

在一可選實施例中，所述內壁為銅材質，所述外壁為不銹鋼材質，所述內壁和外壁通過焊接的方式貼合。

在一可選實施例中，所述溝槽的槽壁上設有冷凝介質通孔，所述冷凝介質通孔位于所述第一身部2與所述第二身部3相接的一端，且連通所述溝槽與所述第二身部3的內腔。

在一可選實施例中，所述第二身部3由至少兩段空心圓柱體連接而成，且各段厚度不同。

在一可選實施例中，所述第二身部3兩端分別通過法蘭盤與所述第一身部2和所述收斂段4連接。

在一可選實施例中，所述第二身部3由至少三段空心圓柱體連接而成，且各段厚度不同，厚度最厚的兩段位于兩端。

在一可選實施例中，所述噴注器1為三底兩腔式結構或四底三腔式結構。

在一可選實施例中，所述收斂段4大端為圓形開口，小端為矩形開口。

一種用于考核復合材料抗氧化燒蝕性能的方法，包括：