朱燕伟
,
孟松鹤
,
易法军
,
赵小光
,
潘威振
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160121.002
为研究用于钝头体高超声速飞行器热防护系统的碳/酚醛复合材料在典型服役环境下的烧蚀机制,首先,建立了烧蚀行为的数学模型,模型考虑了材料表面热辐射、固体相的温升吸热、基体热解反应吸热、高温热解气体引射、质量引射引起“热阻塞”效应、热解气体的温升和膨胀吸热等多种能量耗散机制,并利用有限元方法实现了数学模型的求解；然后,预报了在冷壁热流为400 kW·m-2、焓值为5 MJ·kg-1的气动热环境下碳/酚醛复合材料的烧蚀行为。结果表明：在受热过程中,厚度为20 mm的碳/酚醛复合材料碳化层的深度持续增加,100 s 时的表面温度达到1420 K,背壁温度为346 K,热解气体压力达10.3 atm,碳化层深度为7.50 mm。所得结论可为具有长时间大面积热防护需求的高超声速飞行器的热防护系统设计提供支持。
关键词:
碳/酚醛复合材料
,
热防护
,
多物理场
,
烧蚀行为
,
有限元方法
