sic陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

《sic陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第３４卷第６期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６２０１２年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃ．２０１２Ｃ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证１，２２１２刘彦杰，马武军，吴建军，刘志泉（１．国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙４１００７３；２．上海空间推进研究所，上海２１００１３）摘要：Ｃ／ＳｉＣ复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势，已成为下一代高性能发动机的重要发展方向，其中Ｃ／ＳｉＣ复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术

2、之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础，以环向拉伸强度为基础数据，推导了Ｃ／ＳｉＣ复合材料燃烧室壁厚计算公式，并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性，利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证，并对根据计算结果研制的Ｃ／ＳｉＣ复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他Ｃ／ＳｉＣ复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。关键词：Ｃ／ＳｉＣ复合材料；燃烧室；壁厚；设计中图分类号：ＴＰ３１６文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１２）０６－０１２１－０４Ｗａｌｌｔｈｉ

3、ｃｋｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒｆｏｒＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅ１，２２１２ＬＩＵＹａｎｊｉｅ，ＭＡＷｕｊｕｎ，ＷＵＪｉａｎｊｕｎ，ＬＩＵＺｈｉｑｕａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２１００１３，Ｃｈｉｎ

4、ａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（Ｃ／ＳｉＣ）ａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｉｅｓａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ＴｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

5、ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｔａｓｋｓｆｏｒｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｄｅｓｉｇｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｉｎｓｈｅｌｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｆｏｕｒｔｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｄｕｃｅｄａｎｉｄｅａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｈａｍｂｅｒ，ｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍ

6、ｂｅｒ．ＴｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｗａｓｃｈｅｃｋｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｕｂｓｃａｌｅＣ／ＳｉＣｔｕｂｅｂｙｂｕｒｓｔｔｅｓｔａｎｄｔｈｒｕｓｔｃｈａｍｂｅｒｂｙｈｏｔｆｉｒｅｔｅｓｔ．ＴｈｅｆｏｒｍｕｌａａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅ

7、ｒ；ｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｄｅｓｉｇｎ［５－６］火箭发动机工作时，燃烧室要承受高温、高体性能。压、脉冲压力冲击等苛刻环境，燃烧室材料需要具根据国内开发新一代高室压轨控发动机的需备优异的耐高温、抗氧化、抗冲刷性能，以及优异要，某型号发动机采用了国防科技大学研制的的高温强度和模量等才能满足要求。传统的金属Ｃ／ＳｉＣ复合材料替代传统金属材料制备发动机燃燃烧室通常采用钛合金、铌合金等高温合金制备烧室及整体喷管。为了实现复合材料燃烧室安全而成，现有高温合金的工作温度不超过１３５０℃，可靠的工作，该燃烧室必须具有一定的壁厚，从而［

8、１－２］［７］此外，高温合金还存在密度大的不足，这都限提供足够的强度承受发动机工作压力的冲击。制了发动机比冲及推重比的进一步提高。以碳纤Ｃ／ＳｉＣ复合材料是一种新型复合材料，其结构计维增强碳化硅复合材料（Ｃ／ＳｉＣ）为代表的陶瓷基算分析没有相关经验借鉴，为此复合材料燃烧室复合材料凭着自身优