边界层控制方法降低喷管喉衬烧蚀综述.pdf

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1、固体火箭技术第37卷第3期JournalofSolidRocketTechnologyVo1．37No．32014边界层控制方法降低喷管喉衬烧蚀综述①陈林泉，王立武，刘勇琼，郑凯斌，吴秋(1．中国航天科技集团公司四院四十一所，西安710025；2．西安航天复合材料研究所，西安710025)摘要：介绍了一种边界层控制方法，阐明了该方法降低喷管喉衬烧蚀的机理，通过降低喷管喉衬的温度和喷管边界层内氧化组分(H0、CO和OH)的浓度，从而降低喷管的烧蚀率。从理论研究和试验研究两方面阐述了该方法的国内外研究发展

2、现状。在理论方面，介绍了该方法降低喷管喉衬烧蚀的效果，可降低喉衬烧蚀率80％以上；在试验方面，介绍了该方法降低喉衬烧蚀的验证性试验研究，可将喉衬烧蚀率降低到不可测量的程度。最后，总结了该方法目前的发展水平，分析了该方法存在的问题及发展趋势。关键词：固体火箭发动机；边界层控制方法；喷管；喉衬烧蚀中图分类号：V435文献标识码：A文章编号：1006—2793(2014)03—0324—06DoI：10．7673／j．issn．1006—2793．2014．03．008Reviewofnozzlebound

3、ary-layercontrolsystemformitigationofnozzlethroaterosionCHENLin—quan，WANGLi．WU，LIUYong—qiong，ZHENGKai—bin，WUQiu(1．The41stInstituteoftheFourthAcademyofCASC，Xi’an，710025China；2．Xi’anAerospaceCompositesMaterialInstitute，Xi’an，710025China)Abstract：Anozzlebo

4、undary-layercontrolsystemwasintroducedtoreducesolidrocketmotornozzleerosion．ThisdesignnotonlyreducesthetemperatureofnozzlethroatsurfacebutalsoreducesthemassfractionsoftheoxidizinggaseousspeciessuchasH20，CO2andOHinthecombustionproducts，thusreducingtheche

5、micalattackonthenozzlethroatsurface．Thispapergivesanre—searchstatusofthismethodathomeandabroadintheoreticalandexperimentalaspects．Theeffectivenessofthisdesignformitiga—tingnozzleerosionwasintroducedintheoreticalaspect，whichcanreducenozzleerosionbymoreth

6、an80％．Inexperimentalaspect，theeffectivenessofthissystemWasdemonstrated，andthismethodcanachievezeFoerosionrate．Researchstatusofthismethodwassummarized，andfutureworkwasanalyzed．Keywords：solidrocketmotor；nozzleboundary-layercontrolsystem；nozzle；throaterosi

7、on0引言相互影响，包括推进剂组分、发动机工作条件、反应组喉衬作为固体火箭发动机的关键部件，对发动机分的输运、气相和喷管表面的化学反应以及喷管几何的性能有重要影响¨J。C／C复合材料以其高强度、良形状和材料特性j。除了化学烧蚀外，还有金属氧化好的耐烧蚀性能、极高的抗热冲击性能等优点，广泛用物粒子(如A10，)对喷管表面碰撞产生的机械剥离，作固体火箭发动机的喉衬材料]。在发动机工作过以及热应力导致的结构破坏。喉衬烧蚀实际上是一程中，喉衬内型面受高温、高压、高速且含有侵蚀性粒个包括传热、传质、传动量和化学

8、反应的复杂物理化学子的热流冲刷而遭到破坏，引起内型面尺寸变化、喉径过程书。研究表明，喷管喉衬烧蚀主要分为热化学扩大，从而降低喷管效率，最终降低了发动机性能。因烧蚀和机械剥蚀，其中热化学烧蚀起主导作用[2-3,6]，此，喉衬的烧蚀性能是喷管考核的主要指标。在喷管喉部更是如此J。为使高性能发动机得以实喷管的烧蚀过程非常复杂，其中各种因素的作用现，必须对喷管喉衬烧蚀进行深入研究，掌握喉衬烧蚀①收稿日期：2014—03—03；修回日期：2014．04．08。基金