Multi-phase flow effect on SRM nozzle flow field and thermal protection materials

Multi-phase flow effect generated from the combustion of aluminum based composite propellant was performed on the thermal protection material of solid rocket motor(SRM) nozzle.Injection of alumina(Al₂O₃) particles from 5% to 10% was tried on SRM nozzle flow field to see the influence of multiphase flow on heat transfer computations.A coupled,time resolved CFD(computational fluid dynamics) approach was adopted to solve the conjugate problem of multi-phase fluid flow and heat transfer in the solid rocket motor nozzle.The governing equations are discretized by using the finite volume method.Spalart-Allmaras(S-A) turbulence model was employed.The computation was executed on the different models selected for the analysis to validate the temperature variation in the throat inserts and baking material of SRM nozzle.Comparison for temperatures variations were also carried out at different expansion ratios of nozzle.This paper also characterized the advanced SRM nozzle composites material for their high thermo stability and their high thermo mechanical capabilities to make it more reliable simpler and lighter.      

三种增强复合材料层合板抗屈曲优化分析

基于单向轴压、压剪复合以及纯剪三种栽荷形式,对各向同性均质板进行拓扑优化分析,得到了相应的传力路径,即对应载荷条件下的材料分布;针对三种增强复合材料层合板:常规夹芯板、单向加筋板和非常规网格加筋板,运用MSC.Nastran语言,编写抗屈曲优化代码,采用大量有限元优化算例,求解了上述增强复合材料层合板在给定载荷条件下最优的抗屈曲结构效率,对比分析得出四种载荷形式下的最优增强形式,为飞机壁板类结构选型设计提供参考.     

单相液体发汗冷却规律实验

以超燃冲压发动机内支板结构的热防护问题为背景,制备了全烧结金属多孔介质支板结构,并对以液态水为冷却工质的发汗冷却特性进行了实验研究.实验结果表明:液态水发汗冷却能有效地减少支板壁面和高温流体之间的换热,当注入率为2%时,冷却效率可以高达93%;随注入率增大,发汗冷却的冷却效率趋近于100%,增幅逐渐减小;在该实验所采用的两种不同主流温度条件下,相同注入率、相同位置的冷却效率近似相等.对发汗冷却的冷却剂停止供应后的支板表面温度热响应特性进行了初步研究,根据支板内液态水蒸发的过程分3个阶段进行了分析.      

Ma4-6级别临近空间飞行器材料体系研究

介绍了Ma4～6级别临近空间飞行器飞机表面瞬态温度的计算方法及表面温度分布;阐述了热防护系统的分类及其特点;重点讨论了高马赫数临近空间飞行器对材料的使用要求,以及满足Ma4～6级别临近空间飞行器热防护要求的材料体系方案;提出高马赫数临近空间飞行器的热防护材料发展建议。     

一种新的正交异性光弹性复合材料

本文提出了采用与国外不同的技术途径制作光弹性复合材料的方法。这种材料用防辐射玻璃纤维和环氧树脂经常温固化制成,其透明度好,光弹性效应灵敏,制作工艺简便,适于制作二维和三维复合材料光弹性模型。 光弹性复合材料的性能可以设计和预测,但实用中需要实验标定。本文给出了标定光弹性复合材料性能的方法和适用公式。     

飞机电热防冰用BaTiO3热敏陶瓷力学性能的改进

飞机电热防冰系统用ＢａＴｉＯ３基ＰＴＣ热敏陶瓷材料要求有低电阻及优良的ＰＴＣ效应,同时有良好的力学性能。本文叙述了在ＢａＴｉＯ３为基的ＰＴＣ材料中,通过配方组成设计及先进的工艺制备手段,获得了居里温度５０℃,室温体电阻率８０Ω·ｃｍ,ＰＴＣ效应１０６数量级,耐电压２４０Ｖ／ｍｍ,断裂韧性ＫＩＣ１９．１４ＭＮ／ｍ３／２,冲击韧性２．６Ｊ／ｃｍ２,抗弯强度１０８ＭＰａ,综合性能优良的ＰＴＣ材料。初步实验表明,该发热体陶瓷具有较强的防冰和化冰能力。     

脉冲激光辐射下VO_2薄膜的光限幅性能

采用反应溅射和后续退火工艺,在石英衬底上制备具有热致相变特性的VO_2薄膜,并对薄膜的光学性能进行表征。研究发现:在弱光辐射下,随着温度的改变,薄膜的透射率在可见及近红外光区会发生显著变化,具有良好的相变光开关特性;在强光辐射下,制备的VO_2薄膜同样具有良好的红外光调制深度;当脉冲激光波长为1064 nm时,随着脉冲能量的逐渐增强,薄膜的表面反射率逐渐降低,光限幅性能呈现出先升高再降低的趋势,其透射率最低可降至7%,薄膜的脉冲激光损伤阈值约为50 mJ/cm~2。     

航天器热防护材料的发展概述

文章简要介绍新型航天器的热防护材料的发展概况,重点介绍国内外碳/碳复合材料、超高温陶瓷材料、陶瓷基复合材料及新型隔热材料等热防护材料研究工作及其在飞行器上的应用,并对防隔热材料的发展趋势作简要评述.     

RBCC发动机火箭出口结构热防护研究

基于目前RBCC组合发动机开展了火箭出口位置结构热防护的研究,该发动机结构形式为火箭从冲压发动机燃烧室侧壁嵌入,火箭出口紧贴冲压发动机燃烧室壁面。火箭出口超高温、高热流、冲刷大的特点,导致该位置热环境非常严酷,为了探索火箭出口位置热防护结构,开展了三种结构热防护方案的试验研究。研究结果表明,石英/酚醛内壳和高温合金外壳复合结构热防护方案能够满足30s量级的地面试验,能够满足火箭出口恶劣环境的热防护要求。研究结果还表明,热防护材料至关重要,高温合金材料不适合应用于火箭出口热防护;高硅氧/酚醛材料虽然基本能满足试验的热防护需求,但其抗烧蚀性能略低,尤其当材料完全炭化后产生的强度降低、收缩、分层、热导系数增加等问题,在更长时间试验中会导致热防护失效,针对这些问题,本文提出了进一步研究建议。     

新型耐烧蚀防热涂层在飞行器局部防热中的应用北大核心CSCD

本文针对一种新型耐烧蚀防热涂层在飞行器翼面局部防热中的应用进行研究。通过有限元分析方法对局部温度场及热应力变形情况的影响进行研究;同时对该新型防热涂层的抗剪切性能进行试验考核及微观形貌分析。研究表明:防热涂层的使用能够使飞行器翼面局部部位温度降低,减小材料变形,有效提高了材料的使用强度。通过发动机烧蚀试验考核,0.5 mm防热涂层的应用,能够在试样表面温度达到1006℃的情况下,背面温度降到147℃,烧蚀后表面形貌良好。该项研究为该防热涂层在飞行器局部防热的使用提供了参考。