| 颗粒冲刷条件下硅橡胶绝热材料烧蚀特性实验研究 |
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| 引用本文： | 刘洋,关轶文,吴育飞,李江,陈剑,王敏.颗粒冲刷条件下硅橡胶绝热材料烧蚀特性实验研究[J].推进技术,2017,38(1):227-234. |
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| 作者姓名： | 刘洋 关轶文 吴育飞 李江 陈剑 王敏 |
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| 作者单位： | 西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，陕西 西安 710072,西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，陕西 西安 710072,西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，陕西 西安 710072,西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，陕西 西安 710072,西北工业大学 燃烧、热结构与内流场重点实验室，陕西 西安 710072,内蒙动力机械研究所，内蒙古 呼和浩特 010010 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金NSFC(51276150，51576165)；中央高校基本科研业务费(3102014ZD0032；3102015BJJL001)。 |
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| 摘 要： | 为了研究颗粒冲刷条件下硅橡胶绝热材料的烧蚀规律和特性,采用一种颗粒冲刷状态可调的实验发动机,以添加有短切碳纤维和高硅氧玻璃纤维的硅橡胶为研究对象,开展了颗粒聚集浓度范围为34.5~75.3kg/m3,冲刷速度为9.4~35.9m/s,角度为19.3°~55.5°条件下的13次热试车实验,获得了颗粒冲刷状态参数和炭化烧蚀率之间的宏观影响规律,通过对试验后试件的宏观形貌和微观结构特征进行分析,初步探讨了硅橡胶绝热材料的烧蚀机理。研究结果表明:(1)和EPDM绝热材料的烧蚀规律和特性不同,实验条件下硅橡胶炭化层更厚且致密,硅橡胶材料的最大烧蚀率随颗粒聚集浓度变化较为敏感,当超过50kg/m3临界浓度值时,烧蚀率随浓度的增加而急剧增大。最大烧蚀率随颗粒冲刷速度增加而增大,并呈现出先急剧增加后缓慢增加的趋势;(2)在颗粒冲刷速度较低条件下,硅橡胶材料烧蚀率要高于EPDM的,在颗粒冲刷速度较高条件下,硅橡胶耐冲刷性能要略优于EPDM的;(3)硅橡胶的热分解温度区间约为623~989K,在烧蚀过程中,高硅氧纤维和硅橡胶分解产生的Si O2会渗透到炭化层骨架中,进一步和C反应形成Si C,从而使炭化层致密化,具备耐冲刷特性;(4)通过分析烧蚀形貌和微观特征,初步提出了三层一面(基体层,热解层,炭化层,冲刷面)的烧蚀物理模型。
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| 关 键 词： | 固体火箭发动机 硅橡胶 绝热层 烧蚀特性 烧实验 |
| 收稿时间： | 2015/9/17 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2015/12/7 0:00:00 |
Experimental Investigation on Ablation Characteristic of Silicone Rubber Insulator under Particle Erosion Condition |
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| LIU Yang,GUAN Yi-wen,WU Yu-fei,LI Jiang,CHEN Jian and WANG Min.Experimental Investigation on Ablation Characteristic of Silicone Rubber Insulator under Particle Erosion Condition[J].Journal of Propulsion Technology,2017,38(1):227-234. |
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| Authors: | LIU Yang GUAN Yi-wen WU Yu-fei LI Jiang CHEN Jian and WANG Min |
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