低密度防热材料烧蚀性能研究

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1、第２２卷第３期载人航天Vｏl．２２Ｎｏ．３２０１６年６月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆlｉｇｈｔＪｕｎ．２０１６低密度防热材料烧蚀性能研究梁馨，谭朝元，罗丽娟，方洲，郭鸿俊（航天材料及工艺研究所，北京１０００７６）摘要：对两种蜂窝增强低密度烧蚀防热材料和一种中密度烧蚀结构材料力学性能及隔热性能进行了测试，同时通过电弧风洞对三种烧蚀防热材料的烧蚀性能进行了研究。结果表明，在一定的热流状态下，蜂窝增强低密度防热材料未出现烧蚀后退，而是轻微膨胀，且材料密度对其烧蚀形貌及碳层厚度均有一定影响；不同防热材料在烧蚀过程中存在热量传递与重新分

2、布，从而减缓防热性能较差材料的烧蚀程度，提高两种材料的烧蚀匹配性能。隔热性能好的材料碳层厚度小，但隔热性能与碳层厚度无线性关系。关键词：防热材料；烧蚀；隔热性能；碳层中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１６）０３-０２９８-０４ResearchonAblationPropertiesofLowDensityThermalProtectionMaterialsＬIＡＮＧXｉｎ，ＴＡＮＺｈａｏｙｕａｎ，ＬＵOＬｉｊｕａｎ，ＦＡＮＧＺｈｏｕ，ＧＵOＨｏｎｇｊｕｎ（ＡｅｒｏｓｐａｃｅＲｅｓｅａｒｃ

3、ｈIｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａl＆ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏlｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａlｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｎｓｕlａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆlｏｗｄｅｎ-ｓｉｔｙａｂlａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａlｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｈｏｎｅｙｃｏｍｂａｎｄａｋｉｎｄｏｆｍｉｄ-ｄｅｎｓｉｔｙａｂlａｔｉｏｎ-ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａlｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄａｎｄｔｈｅａｂlａｔｉｏｎｐｅｒｆ

4、ｏｒｍａｎｃｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙａｒｃ-ｈｅａｔｅｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅlｔｅｓｔ．Iｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅlｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｂlａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａlｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｈｏｎｅｙｃｏｍｂｈａｄｎｏｒｅｃｅｓｓｉｏｎ，ｂｕｔｓlｉｇｈｔｅｘｐａｎ-ｓｉｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｃｅｒｔａｉｎｈｅａｔｆlｏｗｄｅｎｓｉｔｙｉｎｆｅｒｒｅｄｉｎｔｈｉｓｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ．Ｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａlｓｃｏｕlｄｉｍｐａｃｔｔｈｅｍｏｒｐｈｏlｏｇｙａｎ

5、ｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｈａｒlａｙｅｒｆｏｒｍｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｂlａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｔｈｅｒｍａlｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｍａｔｃｈｅｄ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄａｎｄｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｂlａｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａlｓ．Ｔｈｅａｂlａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａlｗｉｔｈｗｏｒｓｅｔｈｅｒｍａlｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｗａｓlｏｗｅｄａｎｄｔｈｅａｂlａｔｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔ

6、ｉｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｍａｔｅｒｉａlｓｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｈａｒlａｙｅｒｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａlｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒｉｎｓｕlａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｓｍａllｅｒ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｗａｓｎｏlｉｎｅａｒｒｅlａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｓｕlａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｈａｒlａｙｅｒ．Keywords：ｔｈｅｒｍａlｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａl；ａｂlａｔｉｏｎ；ｉｎｓｕlａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒ

7、ｍａｎｃｅ；ｃｈａｒlａｙｅｒ［１］［２-３］［４］外的双子座号、阿波罗号以及ＭＥＲ、１引言［５-６］ＭＰＦ等火星探测器都是采用了蜂窝增强低密蜂窝增强低密度烧蚀材料是由蜂窝及其内填度烧蚀防热材料，美国在研的飞船猎户座返回舱３充的多组分材料组成，是密度≤１.０ｇ／ｃｍ的一在经历了众多材料筛选后，最终采用蜂窝增强低类烧蚀防热材料，该类材料广泛应用于航天领域，［７］密度防热材料，我国神舟飞船返回舱热防护结特别是应用于工作在高焓、中低热流密度和较长构也是采用蜂窝增强低密度烧蚀材料［８］。时间烧蚀环境下的航天器（例如星际探测器和返［

8、８］蜂窝增强低密度烧蚀防热材料有如下特点：回式航天器等），具有不可替代的重要作用。国１）可设计性强，利用配方设计软件，可设计不同密收稿日期：２０１５-０９-１５；修回日期：２０１６-０３-２１基金项目：载人航天预先研究项目（０６０１０１）作者简介：梁馨（１９７９－），女，博士，高级工程师，研究方向为树脂