[發明專利]C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數識別方法

有效

• 申請號: 201811467534.X
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109918699B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 汪海濱;張焱;郝艷莉;韓學群;劉統斌;周璟;雷更;劉沛;史宏斌
• 申請（專利權）人: 西安航天動力技術研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/15;G06F30/17;G06F111/10;G06F113/26
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉芳;仇蕾安

本發明提供一種基于C/C復合材料喉襯材料性能參數識別方法，主要包括以下步驟：對C/C復合材料喉襯相關參數進行分類歸納，建立因素分析集合；對使用C/C復合材料喉襯的發動機進行試驗，獲取相關參數試驗數據；以試驗數據為基礎，利用神經網絡方法建立相關參數的ANN模型；采用Taguchi正交試驗法來選取相關參數的樣本點，基于ANN模型，獲取每一樣本點對應數值試驗結果；根據數值試驗結果，通過方差分析進行數據處理，辨識出影響C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數；對關鍵參數進行指標分析，確定出C/C復合材料喉襯性能關鍵參數的影響程度指標；根據所述關鍵參數的影響程度指標來確定喉襯材料。利用本發明方法來指導喉襯的設計可以使得得到的制品滿足評價指標的要求。

技術領域

本發明屬于固體火箭發動機噴管技術領域，具體涉及一種C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數識別方法。

背景技術

C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數識別方法主要包括以下內容：(1)C/C復合材料喉襯性能相關參數分類和試驗測試結果統計分析；(2)C/C復合材料喉襯性能相關參數影響性分析和關鍵重要參數識別。

喉襯是固體火箭發動機噴管工作條件最為惡劣的部件，工作溫度在3500℃以上，承受高壓強并伴隨著兩相流沖刷，喉襯材料的燒蝕性能直接影響著發動機的性能，因此準確評估喉襯材料的抗燒蝕性能，預測材料燒蝕率，對于提高發動機內彈道預示精度和發動機工作可靠性至關重要。

C/C復合材料作為一種炭纖維增強炭基體的復合材料，具有強度高(尤其是高溫強度穩定)、重量輕、抗燒蝕、耐固體微粒燃氣沖刷、熱膨脹系數小、導熱率較低等優異性能，并具有可設計性，已成功應用于我國多種系列導彈發動機噴管喉襯。但由于其多向異性性能，和其高溫工況的難模擬性，使得對其性能的測試和表征仍存在較多困難。燒蝕性能是喉襯熱結構設計的重要依據，是喉襯材料的重要指標；但由于C/C復合材料喉襯結構和制造工藝的復雜性，影響C/C喉襯復合材料性能的相關參數較多，缺乏對喉襯性能的鑒別手段。

因此，有必要針對C/C復合材料喉襯，提出一種相關參數的識別方法，鑒別出影響C/C復合材料喉襯燒蝕性能的關鍵參數，建立合理可行的工程使用指標體系，保證C/C復合材料喉襯制品的可靠性，將會對固體火箭發動機噴管技術進步產生積極的效果。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數識別方法。

實現本發明的技術方案如下：

一種基于C/C復合材料喉襯材料性能參數識別方法，主要包括以下步驟：

(1)對C/C復合材料喉襯相關參數進行分類歸納，建立因素分析集合，所述集合包括：性能評價指標、工藝參數及結構參數；

(2)對使用C/C復合材料喉襯的發動機進行試驗，獲取相關參數試驗數據，所述相關參數包括工藝參數和結構參數；

(3)以試驗數據為基礎，利用神經網絡方法建立相關參數的ANN模型；

(4)采用Taguchi正交試驗法來選取相關參數的樣本點，基于所述ANN模型，獲取每一樣本點對應數值試驗結果；

(5)根據數值試驗結果，通過方差分析進行數據處理，分析相關參數對數值試驗結果的影響程度，辨識出影響C/C復合材料喉襯性能的關鍵參數；

(6)根據數值試驗結果，對關鍵參數進行指標分析，確定出C/C復合材料喉襯性能關鍵參數的影響程度指標；根據所述關鍵參數的影響程度指標來確定喉襯材料。

進一步地，本發明步驟(1)中，確定性能評價指標為：燒蝕性能，確定相關參數為：纖維體積分數、以及纖維沿三個不同方向的拉伸、壓縮強度。