再入飞行器鼻锥材料的筛选试验—M组

本文提供了再入飞行器鼻锥材料筛选试验的结果,这些筛选试验是在俄亥俄州莱特·彼得逊空军基地的空军飞行动力实验室再入鼻锥试验设施上进行的。这些试验称为“M组”试验,是政府部门为发展先进鼻锥材料而进行的若干批鼻锥筛选试验中的第一批试验。至少有10个承包商和政府部门参加了这些试验,共计试验了75个模型和21种材料。这组试验的结果以及试验后的若干分析工作,为当前的鼻锥材料建立了一个广阔的数据基础。这些模型中。有4种是石墨材料,有17种是碳—碳材料。碳—碳编织形式包括1—1—1、1—1—3、1—1—4、1—1—5、2—2—1、2—2—3、2—2—4、2—2—6的排布形式,外加一种极向编织方案。关于碳—碳的制作,至少包括了五种工艺方法。从鼻锥材料在再入鼻锥试验设施中展示的性能来说,最好的材料是994石墨和2—2—3精细编织碳—碳。另外。其余那些石墨和几种碳—碳结构也都是有希望的材料。     

碳-碳材料微观结构和断裂破坏的分析

前言碳—碳复合材料是一种新型材料,已经逐步应用于再入飞行器鼻锥、火箭发动机喉衬以及飞机的刹车片等,取得了很好的效果。为了进一步提高其性能,以满足更高级产品的要求,也为了保证其应用的可靠性,急需对它的断裂破坏机理和烧蚀机理等进行进一步的研究。近年来国内外很多研     

氧化对碳-碳复合材料杨氏模量、抗弯强度、断裂韧性和断裂功的影响

碳-碳复合材料是一种高级宇航材料,由于它具有卓越的烧蚀性能、力学性能和耐磨性能,而且重量轻、比重较小、热物理性能也较好,因此已经广泛地被用作战略核武器的再入防热材料,特别是州际导弹的鼻锥材料、火箭发动机的喷管喉衬材料,以及飞机的刹车片材     

硅基材料烧蚀产物对再入体流场特性影响的数值计算

针对常规再入体低温烧蚀的硅基防热材料,考虑热解效应和硅碳反应,采用24个组分57个化学反应式的空气/烧蚀化学模型,初步建立了数值模拟再入过程非平衡流场的烧蚀计算模型,并对典型简化钝锥再入体的再入绕流流场和弹道靶试验模型绕流流场进行了数值计算,分析了再入体表面温度和流场烧蚀组分等参数变化规律以及硅基材料烧蚀效应对流场特性的影响。     

超高温陶瓷的研究进展

超高温陶瓷在极端环境中能够保持稳定的物理和化学性质,被认为是高超声速飞行器和大气层再入飞行器鼻锥和前缘最有前途的候选热防护材料。本文系统评述了超高温陶瓷(主要是过渡金属硼化物、碳化物和氮化物)在粉体合成、致密化、力学性能等方面的研究进展。对超高温陶瓷研究中存在的一些问题作出初步总结,希望对超高温陶瓷的进一步研究和应用起到积极的推动作用。     

石墨的非线性变形模型及NDG石墨的某些常数

再入飞行器石墨头锥的设计必须进行精确的应力分析。应力分析的基础是准确地表征材料的特性。本文简要地介绍Jones-Nelson模型及其实用价值,说明这种非线性模型比线性模型更为准确。并介绍一种实验石墨(NDG)的应力-应变行为及非线性方程常数,据此,讨论了破坏准则的选择     

空间再入充气结构的流固及热固单向耦合研究

为描述空间再入充气结构的非线性结构动力学行为,基于二维坐标系计算了再入返回过程中的弹道方程,利用CFD数值模拟研究了不同再入高度处的流场及表面热流分布。同时基于有限元理论建立了空间再入充气结构的有限元模型,研究了充气压力、薄膜厚度等材料非线性因素对静力学特性和模态特征的影响,并利用流固及热固单向耦合的方法,分析了考虑高超声速流场气动压力和气动热作用下空间再入充气结构的特性变化。研究表明:驻点最大热流密度随半锥角的增大而减小,随初始再入角的增大而增大;当飞行高度大于40km时需着重考虑气动加热效应对结构热应力及热模态的影响,而飞行高度小于40km时气动压力对结构静应力及模态特征影响更大。     

单相自适应发汗鼻锥及其气动防热的工程评估方法

本文概述了三种类型发汗冷却鼻锥的优缺点;对双相自适应发汗鼻锥进行了质疑;提出了单相自适应发汗概念及其气动防热的工程评估方法;进行了评估例算。结果表明:单相方案在与双相方案外形、体积及防热能力基本相同的情况下,可减重约6.6公斤,内腔压力降低约200大气压,内腔温度降低约100℃。此外,单相方案还有可能克服双相方案会遇到的驱动剂与冷却剂“反位”及可能使再入通讯的“黑障”问题恶化的隐患。     

高超声速弹道靶泰氟隆锥模型及弹托设计

模型及弹托设计是开展弹道靶试验研究的基础。对用于再入物理特性研究的泰氟隆锥模型，采用了钨、铝作芯体配重的鞘套结构，而弹托采用了四瓣不封底和八瓣全包覆两种结构并选用了聚碳酸酯和超韧尼龙两种材料。发射试验结果表明：用此方法设计的泰氟隆锥模型和选用超韧尼龙做成八瓣全包覆弹托能实现泰氟隆锥模型的超高速发射，模型的发射速度达到5．7km/s，且模型与弹托分离满足再入物理试验研究的要求。     

充气式再入飞行器柔性热防护系统的发展状况

讨论了充气式再入飞行器对柔性热防护系统的具体要求，归纳了柔性热防护系统设计的一般准则。概述了柔性热防护系统在充气式再入飞行器中的应用现状，并指出在多层隔热毡(MLI)外表敷设耐高温涂层是柔性热防护系统的理想方案。介绍了柔性热防护系统的材料技术，指出轻质、柔性和耐高温是柔性热防护材料的主要特征，并建议在充气式再入飞行器的总体设计过程中采用Nextel312作为主要候选材料来完成相应的热防护设计。     

碳-碳复合材料超低温性能的一些研究

前言 碳-碳复合材料主要用作防热烧蚀材料。七十年代美国已经成功地把碳-碳复合材料用作洲际导弹“民兵-Ⅲ”弹头MK12A的鼻锥材料。航天飞机等新的应用,要求碳-碳复合材料不仅作为防热烧蚀材料而且在超低温下工作,因此研究碳-碳复合材料超低温下一些性能是有现实意义的。 碳-碳复合材料的常温或高温性能,国内外都已经进行了许多研究工作,并取得了很     

美国民兵Ⅲ-马克12A导弹再人碳-碳鼻锥研制情况

美国用于民兵Ⅲ-马克12A导弹再入鼻锥的三向碳-碳复合材料,经过多年试验研究与实弹飞行试验考核,据1980年报导已正式生产,投入使用。由阿夫柯公司负责组织生产配套,通用电气公司承担三向碳-碳复合材料的高压致密复合工艺。复合最后产品,交给阿夫柯公司加工、配套和组装。     

用于航天飞机防热系统的材料

前言航天飞机的一个重要发展趋势是力求低成本、常规和低轨远程飞行。从1969年至1973年,在设计研制航天飞机的同时,曾对某些防热系统进行了评定。当时,考虑了金属防热屏、烧蚀材料、快速冷却系统和氧化硅陶瓷防热系统。以前的再入飞行器(包括阿波罗飞船)所用的烧蚀材料,都能在再入条件下防护航天飞     

高超声速再入体烧蚀流场计算分析

从化学非平衡NS方程或其简化形式(粘性激波层方程、PNS方程)出发,求解高超声速再入体的绕流和底部尾流流场。首先讨论了碳基材料烧蚀壁面条件的确定方法,计算了包含和不包含碳-碳烧蚀产物的再入体半球的化学反应绕流流场,并和文献结果进行了对比。在此基础上,计算了两个高度条件下,包含和不包含碳-酚醛烧蚀产物的再入小钝锥的绕流和尾流流场,分析了烧蚀产物对流场电子数密度、温度等流动参数的影响。     

碳纤维增强石英在卫星,飞船防热结构上应用的探索研究

在用多种纤维增强各陶瓷基体的探索中,发现碳纤维增强石英能够获得比较理想的材料系统。本文对这种增强陶瓷的基本性能作了评估,还针对材料在卫星、飞船的飞行环境中可能产生的破坏进行了一系列热和力学环境试验。这些研究表明,碳纤维增强石英有可能应用在再入防热结构上,也具有重复使用的潜力。     

化学气相沉积(CVD)碳-碳复合材料的新进展(文献总结)

一、序言碳/碳复合材料作为一项新型材料,大约在一九五八年开始问世了。最初出现的这种材料是用树脂反复浸渍然后碳化的办法制得的。大约在1965年才出现化学气相沉积的碳/碳复合材料。十余年来这种材料有很大发展。研究这种材料主要目的在于宇航方面的应用,如作为再入热防护和火箭喷管等。这种材料在航空工业方面作为     

飞行器鼻锥凹腔-发散组合冷却数值模拟

尖锐鼻锥冷却方案是可复用式航天飞行器研究领域一个十分重要的课题。传统发散冷却虽然可以有效降低鼻锥结构温度,但是由于驻点外极高的热流、压力,会出现驻点冷却效果差的问题。迎风凹腔结构是一种针对鼻锥驻点区域的减阻防热方案,尖锐唇口的分流作用可以使附近压力、热流降低。因此,提出一种新型冷却结构——凹腔-发散组合冷却,利用迎风凹腔结构对驻点的强化冷却解决发散冷却中驻点难以冷却的问题。以楔形鼻锥为物理模型,对发散冷却、迎风凹腔结构和凹腔-发散冷却3种冷却结构进行数值模拟,并和无冷却的纯鼻锥结构进行对比。结果表明,与传统发散冷却相比,使用凹腔-发散组合冷却可以使结构温度峰值下降16.8%;与没有冷却的纯鼻锥模型相比,鼻锥头部圆弧段表面平均温度降幅可达64%,证实了这种新型冷却结构的可行性和高效性。     

再入鼻錐用石墨材料的研究动向

美苏两个超级大国为了推行其核垄断和核诈讹政策,在弹道式导弹上互相进行竞争,他们为了提高导弹的生存能力,而发展了多弹头、机动飞行等技术。弹头在再入过程中,严重变钝会增加阻力,降低再入特性;过度烧蚀会影响到飞行器的稳定性;端头不对称烧蚀会引起转向力矩而导致攻角增大等,这些情况对再入飞行器精确度和生存能力有决定性的影响,因此,弹头防热材料是他们研究的重点之一。毛主席教导我们:“知己知彼,才能百战百胜”。关于弹头材料方面苏修十分保密,因此本文的目的在于初步探讨美帝石墨材料在再入弹头上应用进入了什么状态?石墨的应用研究重点是什么?代表性石墨的特性及改进块石墨材料的途径如何?由于查阅文献有限,水平不高,错误之处请指正。     

改进碳-碳工艺结构对提高雨蚀性能的效果(译编)

碳-碳复合材料,已是当前公认最好的再入防热材料。碳-碳材料的工程应用,也已日趋成熟,已成功地用于美国民兵Ⅲ洲际导弹弹头。现在人们普遍关心的是:在存在粒子侵蚀的再入环境下,碳-碳材料是否仍能胜任?从改进碳-碳工艺结构着手,提高碳-碳材料的抗侵蚀性能到底有多大潜力?     

材料技术和研制概况

由于再入飞行器材料技术(REVMAT)计划设有直接研制产品的任务,白橡树实验所避免漫无边际的研究而力求把技术途径建立在坚实的技术依据上。这一点是通过以下几项工作来实现的:确定材料要求(MRD)计划、微观结构分析计划、破坏分析研究以及侵蚀备选材料的热化学分析。