美国固体发动机碳/碳喷管材料现状

本文是关于美国碳/碳喷管材料近况的综述文章。原文没有作者,所以也没有出处,标题是我们自己加上的。本文是我国的一位专家从国外带回的一位美国教授整理的资料。我们在内容和文字上做了些精减,但据我们对美国碳/碳喷管材料现状的了解,这是一篇较为难得的材料。对于从事碳/碳材料研究的人员,可以较为真切地了解多维编织,浸渍碳化复合工艺的动向;对于使用碳/碳材料的设计人员也许可以从中吸取一些对设计工作有益的经验。将碳/碳复合材料成功地用于固体火箭喷管设计是一个很复杂的问题。这种碳/碳复合材料的特性是:在复合过程中,它要经受相似甚至大于火箭发动机工作时间的应力应变;因此进行喷管热结构分析时,要求充分熟悉这种复合材料是怎样制备的,此外,由于材料的基本组分因部位而异,也足以严重影响预测结构合理性的置信度等。本文介绍了为解决上述问题,多年未进行的相关的逻辑的成果。在所提及的三个主要项目中,阐述了其工业生产能力和最新的技术水平。这三个项目是:生产与质量保证;烧蚀预测与控制;结构设计与分析。最后又按这三大项的分类,或按其适用范围的方式,对本文提出的问题的各个方面作出总的评价。     

远地点发动机碳/碳喷管的进展

本文试图分析近五年来远地点发动机碳/碳喷管的设计进展。第一代碳/碳喷管的特征是:①用多向增强的碳/碳编织的小型整体的喉衬和入口段(整体的喉衬和入口段以下简称 I.T.E);③薄壁的碳/碳出口锥与 I.T.E 用螺纹连接。出口锥前端的直径小,引起了振动特性问题和制造成形困难。为此所作的一项改进是加大出口锥前端的直径,这样产生了一个新的无支撑延伸的 I.T.E 方案。最近有一项改进具有当前技术水平,就是用新的 V 式锥形接头代表出口锥和 I.T.E 之间的螺纹接头。本文讨论了这些不同设计的优点和试验结果。远地点发动机喷管设计的下一项改进将是采用陶瓷/陶瓷材料把喷管与燃烧室连接起来。     

编织碳/碳喷管的研制

本报告讨论了一种先进的碳/碳材料的研制及其在固体火箭发动机喷管中的应用。这项研制工作是莫顿·锡奥科尔公司瓦沙奇分部研究与发展计划的一部分。1981年,莫顿·锡奥科尔公司研制的二维碳/碳出口锥成功地通过了试验。但是,这种材料缺乏足够的轴向刚度,并显示出较低的层间强度。因此,进一步研制了一种新的使用整体轴向和径向碳纤维的连续四维编织物。材料的特性试验表明,这种材料具有突出的力学性能:抗拉强度为2.068×10~8Pa,而且有较高的破坏应变和较低的模量。喷管用机械加工方法预制成型,因而制造成本较低,研制投产时间较短而且材料价格便宜。另外,由于排除了人为因素在生产过程中的影响,因而具有较高的可靠性。通过喷管内轮廓上纤维束的定向排列可以得到近似的编织形状和厚度的部件。为1985年静态试验用的整体喉部出/入口锥(ITEC)和常规出口锥构件已经制成。     

高变形率低密度碳／碳复合材料的研究

介绍了一种平均压缩率达到１０％，平均压缩回弹率达到１３％的低密度碳／碳材料及其独特的制造技术，对改善碳／碳材料的韧性提供了一种行之有效的方法。其主要工艺途径为，在水中以表面活性剂分散、包覆原材料、混合抽滤、烘干固化、炭化等工序。     

一种耐高温氧化的轻质碳／碳化硅复合材料

一种耐高温氧化的轻质碳／碳化硅复合材料美国纤维材料公司已论证了制造一种卫星姿态控制系统轻质抗氧化复合材料的推力宣．碳／碳复合材料制成的喷管（密度＜１．９ｇ／ｃｍ３）尽管可以耐３０００℃以上高温，但是其耐氧化的时间不超过６０ｇ，而姿态控制系统需要较长工...     

日本研制一种新型碳/碳耐高温复合材料

日本宇宙开发事业团在研制“大和”小型航天飞机上,采用了一种碳/碳耐高温复合材料。该材料拟用在发动机喷管和航天飞机返回大气层时承受高温的壳体主翼底面等处。此种复合材料采用将碳纤维浸入碳粒子之中的方式,使烧蚀趋近于零,强度也相当     

陶瓷/陶瓷类绝热层新喷管的设想

本文评述了固体发动机喷管的设計。碳/碳材料引起的第一个突破是:使沿喷管内型面与燃气接触的耐烧蚀层具备了结构承载能力,使喷管成为承热结构,只是与燃烧室连接的部件需要绝热。很遗憾,如今用碳酚醛或硅酚醛材料制成的绝热层,因低溫下易炭化并逸出气体,所以它们的机械性能既低劣又不可預测。因此,喷管与燃烧室绝热连接处通常采用复杂的设計,它包括绝热的和金属的结构零件。目前出现一些新的、具有热稳定基体的绝热复合材料,由于这些材料在很大温度范围内具有结构承载能力,这将是喷管设計的第二个突破。本文评述了用陶瓷或碳纤维与基体制成的新的不炭化绝热材料,介绍了用这些材料设計新喷管的几个例子。它的优点是:设計新颖、简单,装配时间少,成本低以及分析預测性较好。     

基于纤维缠绕技术的自适应天线反射器

现代信息社会越来越需要更大的通讯能力，这种需要可通过发展更高的远程通讯频率来满足，为实现此目的，使用发射天线的卫星通讯系统，德国宇航研究院结构力学研究所正在研制一种新的、用于卫星天线发射器的自适应结构体系。本文介绍了一种直径为900毫米的抛物面型叠层发射器的制造工艺。该卫星天线发射器叠层材料为中等弹性模量的碳- 氧树脂面板和带有集成激励控制驱动器的铝蜂窝夹芯。并将给出驱动器封装的制造，纤维缠绕过程和驱动器的装配方法，本文介绍了这一新的设计思想和具有高效控制，高热稳定性及经济的，重量轻的自适应智能天线反射器结构。     

碳／碳复合材料液相浸渍—碳化致密规律研究

根据试验结果，对沥青常压浸渍－碳化和高压浸渍－碳化这两种制作碳／碳复合材料的工艺进行了比较，指出高压浸渍－碳化是一种更有效的致密工艺。在碳／碳复合材料的致密化过程中，制件密度随工艺循环次数的增加而增加，经过四次充填后，密度增加已很小。     

碳／碳复合材料室温力学性能测试

文中针对作为飞机发动机尾喷管的三维四向碳／碳复合材料，根据特定工艺和实际情况，总结了一套合理的测试标准，并测试了这种材料的拉伸、弯曲，剪切等力学性能，并分析了断裂机理。     

纳米碳溶胶材料的电化学制备方法

纳米材料的制备方法有多种，但采用电化学方法制备纳米材料迄今未见报道。本方法回避了纳米材料制造过程中的分散和团聚问题，解决了纳米材料生产中的粉尘污染和难以大规模生产的困难，攻克了溶胶材料稳定性差的难题，以低廉的成本制备出了纳米碳溶胶材料。该方法是一种新型纳米溶胶材料的良好制备方法。     

适用于检验石墨及碳/碳复合材料的改进射线照相法

本文叙述了空军材料实验室(AFML)在关于检测块状石墨及碳/碳复合材料微缺陷方面所进行的工作,提出了一些优良的射线照相法。用对比液体如四溴乙烷(TBE)浸泡,使影象质量及灵敏度有显著的改进,能分辩石墨中的微孔结构和微裂纹,并可提供较清晰的复合材料的编织型式。如果将试件埋置在已知射线照相均匀性和原子序数相近的材料中,当测定厚度有变化的部件(如鼻锥、喷管等)时,将有助于射线照相法。埋置方法使出现在相近厚度范围内的缺陷,具有更均匀的厚度。以便提高检测能力。摄影接触印相机与对比度大的感光乳剂配合在一起,可为检测微缺陷提供更多的信息。     

大西洋研究公司为SDI研制推进系统

大西洋研究公司为“星球大战”(SDI)计划研制出一种非常轻的、整体式的固体火箭发动机和喷管。发动机是用碳石墨纤维和碳基体制造的。该公司的TACMS的固体火箭发动机样机直径为0.61m,其生产型发动机的直径将为0.66m。为了能在“星球大战”计划中用于空基推进系统,该公司以及其它公司正在研制新型高性能推进剂和轻质、高     

小型洲际弹道导弹第二级发动机点火试验

航空喷气战略推进公司为美国空军小型洲际弹道导弹计划研制的第二级模样固体火箭发动机在该公司的加州萨克拉门托的试车台进行了点火试验。2月9日的点火试验中,发动机推力为41000磅、燃烧时间为41.7秒。该公司说,此发动机采用了石墨纤维缠绕壳体、碳碳喷管材料和一种新型内绝热层。上星期,空军与四家公司签订了六份合同,继续设计和研制小型洲际弹道导弹推进系统。联合工艺公司化学系统分公司得到了价值为6210万美元的研     

高温轻质碳纤维/碳化硅复合材料应用于小型推进器的研制

纤维材料公司研究采用CVI工艺对碳纤维辫织预制件化学气相沉积碳化硅基体制得的陶瓷基复合材料论证了生产轻质、抗氧化推进器的可行性。对原材料进行分析及筛选，选出了优化的增强纤维和基体材料。所采用的Cvl致密化工艺使预制件获得了性能优良的碳化硅基体，所研制的陶瓷基复合材料密度达2．18/cm3。其测试结果表明，在1200MPa的应力下无一标识圆环破坏，大大高于50MPa的推进器设计要求，因而可使推进器壁厚显著降低。当壁厚降至1．5mm时，仍可满足设计要求的强度和承受所施加的载荷，这与惯用的密度为9g／Cm3的金属据推进器相比，可使…     

超高模量碳面板/铝蜂窝结构板后埋孔机加方法

介绍了一种加工超高模量碳面板/铝峰窝结构板后埋孔的工艺方法,阐述了该方法的刀具和切削参数,并与原有的加工方法做了比较。这种后埋孔机加方法与原有方法相比具有碳面板无分层、劈裂现象;后埋孔孔径精度和孔位精度高;加工质量稳定;生产效率高等优点,已成功地应用于某型号卫星的研制生产中。     

可延伸出口锥的研制与试验

1979年法国欧洲动力装置公司(SEP)开始研制可延伸出口锥(EEC)。共进行了六发点火试验,均取得成功。下一发点火试验计划在1987年6月进行,届时,将对四种不同方案进行评估,其中包括折叠花瓣式及套筒锥式两种方案。EEC是固体火箭发动机喷管的一个复杂部件。为了提高它的可靠性及降低研制成本,设计必须尽可能简单。碳/碳部件采用三向增强细编织结构,可以做到设计简单,适用于目前既复杂又能装配的结构。如花瓣式和套筒锥式就可以采用这种称为SEPCARB NOVOLTEX材料。     

无线基站研发中的可靠性管理探讨

无线基站可靠性工作重点：降低产品设计成本和现场返修率，提高产品工作稳定性和抗干扰能力，提高产品性能指标；综合电路、结构、工艺、装配等方面的设计，有效提高可靠性设计的效一费比。无线基站研发中的可靠性工作包括于产品设计的多方面，贯穿整个产品的生命周期，且产品开发周期相对较长。项目研发中可靠性工作的管理，对可靠性设计工作的全面有效开展，设计方案的具体落实．减少设计返工．缩短开发周期．加快产品上市时间．确保设计目标的实现起关键作用。     

高精度偏心零件加工技巧

图1所示零件属小量多批生产，加工中偏心距的尺寸误差难以控制，极易超差，采用了以下的加工方法很好地解决了此偏心零件的加工技术难题，观介绍如下：1．将三爪卡盘卡爪上分别焊上钢头，用铣床和车床将它修整成为一副软爪。软爪尺寸见图2，图中L》Ze＋4mm式中：L为卡爪加长长度；e为被加工零件偏心距。2．将三爪卡盘从车床上卸下，利用压板安装在铣床上。在三爪中夹持一根心棒，。已律直径d—D－（Ze＋4－smm）式中：D为被加工零件直径。用干分表扰正三爪卡盘中心，锁定横向进给，将工作台纵向准确送给5．01mm。3．重新装夹该心棒，使它…     

碳/环氧模压成型工艺特性及其影响性能分析

介绍了碳/环氧复合材料模压成型工艺特性和成型工艺过程,并从模压成型温度、压力和保温时间等工艺参数对制品性能的影响作了较为详细分析。文中还提出将基础理论分析应用于生产过程中,对制品工艺状态稳定及其质量得到有效控制,具有一定现实意义。