CN109707535B - 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构 - Google Patents

抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构 Download PDF

Info

Publication number
CN109707535B
CN109707535B CN201811470838.1A CN201811470838A CN109707535B CN 109707535 B CN109707535 B CN 109707535B CN 201811470838 A CN201811470838 A CN 201811470838A CN 109707535 B CN109707535 B CN 109707535B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat insulation
insulation layer
thickness
ablation
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811470838.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109707535A (zh
Inventor
王铁栋
照日格图
展杰
孙健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia Power Machinery Research Institute
Original Assignee
Inner Mongolia Power Machinery Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia Power Machinery Research Institute filed Critical Inner Mongolia Power Machinery Research Institute
Priority to CN201811470838.1A priority Critical patent/CN109707535B/zh
Publication of CN109707535A publication Critical patent/CN109707535A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109707535B publication Critical patent/CN109707535B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构，采用复合绝热层的结构，复合绝热层的结构分为两层，由外绝热层和内绝热层组成，外绝热层采用GZ46‑2材料，内绝热层采用GZ46‑3材料，GZ46‑3材料厚度为4mm、GZ46‑2材料厚度为6mm，即厚度比为3：2，外绝热层和内绝热层分别采用模压成型后，使用胶粘剂将内绝热层粘接在外绝热层内侧表面。本发明中的绝热结构烧蚀率较普通三元乙丙材料绝热层最大烧蚀率减小了约两个数量级，在相同工作条件下，可以有效地降低绝热结构厚度，提升固体火箭发动机的性能。

Description

抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构
技术领域
本发明涉及一种复合绝热结构，尤其涉及一种固体火箭发动机抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构。
背景技术
固体火箭发动机主要依靠绝热结构在高温燃气的作用下不断地烧蚀炭化、剥离等过程带走热量并减缓项承压壳体的传热进行热防护，绝热结构在高温燃气的烧蚀下，不断地分解、炭化，当炭化层剥离后，下方的绝热结构继续进行分解、炭化，因此绝热结构厚度设计时主要依据绝热结构烧蚀率和在燃气中的暴露时间进行设计。
目前常用的绝热结构采用单一的三元乙丙橡胶、硅橡胶等材料，同时承载抗冲刷和隔热的功能。由于绝热材料性能的限制，抗冲刷性能和隔热性能难以兼容，往往导致抗冲刷性能提高但传热快或隔热性能良好但不耐冲刷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构，以解决现有绝热结构抗冲刷性能和隔热性能难以兼容，往往导致抗冲刷性能提高但传热快或隔热性能良好但不耐冲刷的问题。
为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构，采用复合绝热层的结构，复合绝热层的结构分为两层，由外绝热层和内绝热层组成，其特征在于：
所述的外绝热层采用GZ46-2材料，内绝热层采用GZ46-3材料， GZ46-3材料厚度为3～5mm、GZ46-2材料厚度为5～7mm，厚度比为2:3，外绝热层和内绝热层分别采用模压成型后，使用胶粘剂将内绝热层粘接在外绝热层内侧表面。
本发明的GZ46-3材料采用三元乙丙橡胶为基体，内部夹杂纤维材料，GZ46-3材料具有抗冲刷能力强、烧蚀率小的优点，用于内绝热层，靠近高温燃气；GZ46-2材料采用低密度三元乙丙材料，GZ46-2材料具有密度低、导热系数小的优点，用于外绝热层，靠近承压壳体。
本发明可以将抗烧蚀的绝热材料更换为硅橡胶。
固体火箭发动机主要依靠绝热结构在高温燃气的作用下不断地烧蚀炭化、剥离等过程带走热量并减缓项承压壳体的传热进行热防护，当固体火箭发动机工作时间加长(如200s)，绝热结构需要较厚的厚度才能保证热防护效果，但如此将降低固体火箭发动机的性能。而本发明设计的绝热结构采用复合结构，其靠近高温燃气的部分采用抗冲刷能力强、炭化后不易剥离的抗冲层，靠近承压壳体的部分采用隔热效果良好的隔热层，在固体火箭发动机工作过程中减缓绝热结构的烧蚀程度以及减少炭化层的剥离，使得绝热结构总烧蚀量减小，在满足固体火箭发动机热防护要求的前提下，绝热结构设计厚度可以进一步减薄，有利于提升固体火箭发动机的性能。
本发明将抗冲刷性能较好但传热快的材料以及隔热性能较好但不耐冲刷的材料复合在一起，并合理配置两种材料的厚度占比，研制出适用于高精度小推力长时间工作固体火箭发动机的复合绝热结构，在固体火箭发动机工作过程中，绝热结构烧蚀率较常用的绝热结构的烧蚀率大幅降低。
有益效果：
本发明中的绝热结构烧蚀率较普通三元乙丙材料绝热层最大烧蚀率减小了约两个数量级，在相同工作条件下，可以有效地降低绝热结构厚度，提升固体火箭发动机的性能。
附图说明
图1绝热结构简图，图中，包括外绝热层1和内绝热层2；
图2绝热结构本体及热解层剩余厚度；
图3绝热层贴片及烧蚀示意图，图中，包括本体层3、热解层4 和炭化层5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
本发明具体实施例中，GZ46-2材料和GZ46-3材料来源于中国航天科工集团第六研究院四十六所。
实施例
抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构的绝热结构简图见图1。两层绝热材料的厚度占比为：GZ46-3材料厚度为4mm、GZ46-2材料厚度为 6mm，即厚度比约为2:3，采用模压技术将两层材料绝热层分别成型后，使用胶粘剂将两层材料绝热层粘接在一起，并使用气囊加压固化成型。
按此厚度分布设计了试验器进行了200s地面试车，试验器燃烧室壁面全程仅受环境温度变化影响，没有因燃烧室内热引起的温度升高现象。试验后对剩余的绝热结构(不含炭化层，炭化层厚度约为 4mm)进行了测厚，见图2。在距绝热层尾端面距离为60mm～160mm范围内，试验器的绝热层烧蚀量平均约为0.25mm，平均烧蚀率约为 0.0018mm/s(普通三元乙丙材料绝热层最大烧蚀率达到0.16mm/s)，因此GZ46-3绝热材料在高温燃气的作用下烧蚀率较低，抗冲刷效果良好。
从图3和烧蚀结果来看，GZ46-3绝热层表面形成了厚度约4mm的炭化层，炭化层下方的热解层仅占GZ46-3绝热层总厚度的25％，厚度约为4mm，寿命GZ46-3绝热层抗冲刷性能良好，炭化层未出现剥离，有效地保护了下方的GZ46-2绝热层；GZ46-2绝热层未出现热解，仅在温度作用下靠近GZ46-3绝热层的部分出现了轻微的颜色变化，说明 GZ46-2绝热层隔热效果较好。
通过试验器试验验证了复合绝热结构抗长时间烧蚀的能力，其烧蚀率较普通三元乙丙材料绝热层最大烧蚀率减小了约两个数量级，而且两种材料厚度占比为3：2的情况下，试验器没有出现因燃烧室内部热量传递导致的温升，说明该厚度占比较为合理。
通过试验器地面试车，验证了本发明的有效性。

Claims (1)

1.一种抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构，采用复合绝热层的结构，复合绝热层的结构分为两层，由外绝热层(1)和内绝热层(2)组成，其特征在于：
所述的外绝热层(1)采用GZ46-2材料，内绝热层(2)采用GZ46-3材料，GZ46-3材料厚度为3～5mm，厚度比为2∶3，外绝热层(1)和内绝热层(2)分别采用模压成型后，使用胶粘剂将内绝热层(2)粘接在外绝热层(1)内侧表面。
CN201811470838.1A 2018-12-04 2018-12-04 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构 Active CN109707535B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811470838.1A CN109707535B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811470838.1A CN109707535B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109707535A CN109707535A (zh) 2019-05-03
CN109707535B true CN109707535B (zh) 2021-09-10

Family

ID=66254435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811470838.1A Active CN109707535B (zh) 2018-12-04 2018-12-04 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109707535B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111086298B (zh) * 2019-12-31 2021-05-18 武汉理工大学 一种变密度三元乙丙橡胶绝热功能材料及其制备方法
CN115898695B (zh) * 2023-03-09 2023-05-16 陕西普利美材料科技有限公司 一种固体火箭发动机燃烧室绝热层结构及其粘接方法
CN116522504A (zh) * 2023-05-12 2023-08-01 西安现代控制技术研究所 一种大口径固体火箭发动机过载烧蚀预估模型构建方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5277863A (en) * 1993-02-26 1994-01-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of preparing non-composite, thermoplastic, high-temperature-resistant rocket motor cases
CN104448576A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 湖北航天化学技术研究所 一种烧蚀碳层可瓷化的三元乙丙橡胶绝热材料
CN104527084A (zh) * 2014-11-12 2015-04-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 脉冲发动机长尺寸隔板套筒的成型方法
CN105437521A (zh) * 2015-12-04 2016-03-30 湖北三江航天江北机械工程有限公司 纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法及其模具
CN105837956A (zh) * 2016-04-13 2016-08-10 湖北三江航天江河化工科技有限公司 一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法
DE102016107416A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Bayern-Chemie Gesellschaft Für Flugchemische Antriebe Mbh Thermalisolation zur thermischen Isolation einer endothermen Reaktionszone - Migrationssperrschicht
CN107686559A (zh) * 2017-09-29 2018-02-13 西安近代化学研究所 一种发动机用复合绝热层

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5277863A (en) * 1993-02-26 1994-01-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of preparing non-composite, thermoplastic, high-temperature-resistant rocket motor cases
CN104448576A (zh) * 2013-09-16 2015-03-25 湖北航天化学技术研究所 一种烧蚀碳层可瓷化的三元乙丙橡胶绝热材料
CN104527084A (zh) * 2014-11-12 2015-04-22 湖北三江航天江北机械工程有限公司 脉冲发动机长尺寸隔板套筒的成型方法
CN105437521A (zh) * 2015-12-04 2016-03-30 湖北三江航天江北机械工程有限公司 纤维缠绕发动机绝热结构的封头绝热层成型方法及其模具
CN105837956A (zh) * 2016-04-13 2016-08-10 湖北三江航天江河化工科技有限公司 一种碳纤维增强三元乙丙橡胶抗烧蚀材料及制备方法
DE102016107416A1 (de) * 2016-04-21 2017-10-26 Bayern-Chemie Gesellschaft Für Flugchemische Antriebe Mbh Thermalisolation zur thermischen Isolation einer endothermen Reaktionszone - Migrationssperrschicht
CN107686559A (zh) * 2017-09-29 2018-02-13 西安近代化学研究所 一种发动机用复合绝热层

Also Published As

Publication number Publication date
CN109707535A (zh) 2019-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109707535B (zh) 抗长时间烧蚀过载的复合绝热结构
CN111409208B (zh) 一种耐烧蚀、低导热复合结构绝热层及其制备方法
CN106336581A (zh) 一种耐烧蚀耐老化输送带覆盖胶及其制备方法
CN104629374A (zh) 一种硅橡胶基耐烧蚀绝热复合材料及其制备方法
CN107474403B (zh) 一种复合胶管内外胶材料及其制备方法与应用
WO2000030203A8 (en) Compounding and molding process for fuel cell collector plates
CN106893326A (zh) 一种硅橡胶／苯并噁嗪树脂／硼化锆耐烧蚀复合材料及其制备方法
CN113292795A (zh) 一种橡胶并用型低烧蚀绝热材料及其制备方法
CN103467894A (zh) 一种聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料及其制备方法
CN109486201B (zh) 自交联型含硅硼高聚物基耐烧蚀绝热材料及制备方法
CN107915906A (zh) 一种低密度、耐烧蚀无阻燃剂绝热层材料
CN104845380A (zh) 整体式固冲发动机用硅橡胶绝热材料及其制备方法
TWI425705B (zh) Double - material co - forming bipolar plate and its preparation method
CN106589622A (zh) 一种耐烧蚀橡胶型绝热层及其制备方法
CN109401012A (zh) 一种石墨烯微片/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法
CN104033607A (zh) 一种鳞片石墨复合密封板及制造方法
CN111019243B (zh) 改性碳纳米管增强的三元乙丙橡胶绝热材料及制备方法
CN102304258B (zh) 一种航天器用功能性复合材料及其制备方法
CN109535727A (zh) 一种硅橡胶绝热复合材料的制备方法
CN206072561U (zh) 一种耐磨性好的新型塑胶水管
CN112322040B (zh) 一种发动机用有机硅绝热层及其制备方法
CN116041866B (zh) 一种超强抗粒子冲刷的epdm绝热材料及其制备方法
CN111675588B (zh) 一种高热值易烧蚀的人工脱粘层材料及其制备方法
CN115850977B (zh) 一种常温导热、高温阻燃隔热的硅橡胶及其制备方法
CN101477857A (zh) 变介电常数-电阻率的复合有机绝缘结构及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant