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双脉冲固体火箭发动机Ⅰ脉冲燃烧室壁面烧蚀特性研究

Ablation characteristics research on combustor wall ofⅠpulse in dual pulse solid rocket motor

作     者:沈人杰 李映坤 陈雄 SHEN Renjie;LI Yingkun;CHEN Xiong

作者机构:南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 

出 版 物:《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期:2024年第45卷第6期

页      面:120-130页

核心收录:

学科分类:082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基  金:国家自然科学基金(52006099) 中央高校基本科研业务费专项资金(30920021102 309181B8812) 

主  题:双脉冲固体火箭发动机 变热物性 烧蚀 三元乙丙橡胶(EPDM) 传热 

摘      要:针对双脉冲固体火箭发动机Ⅰ脉冲燃烧室壁面烧蚀热防护问题,基于热解动力学和热化学烧蚀理论,建立了芳纶/三元乙丙橡胶(EPDM)变热物性传热烧蚀模型,结合Ⅰ脉冲燃烧室绝热层工作过程的热载荷环境分布特征,开展了Ⅰ脉冲绝热材料与钢壳体一体化传热烧蚀研究,分析了不同脉冲间隔时间、不同脉冲工作时间对绝热层烧蚀特性的影响。研究结果表明:热流作用初期绝热材料表面升温迅速,但温度上升速率和炭化层厚度增长速率随能量扩散不断降低;Ⅱ脉冲工作时,Ⅰ脉冲绝热层烧蚀严重区域与气流剪切力极大值区域对应;不考虑炭化层整体剥落的前提下,脉冲间隔时间越长,Ⅰ脉冲绝热层烧蚀厚度越小,但Ⅰ脉冲燃烧室壳体温度越高,越容易影响发动机结构完整性;脉冲工作时间越长,烧蚀厚度增加速率越小;双脉冲发动机工作时间一定时,Ⅱ脉冲工作时间占比越大,烧蚀厚度越大。炭化层厚度在24 s左右达到最大值。

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