多脉冲固体火箭发动机长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀特性

作     者：何振川 李映坤 武炎 陈雄 薛海峰 HE Zhenchuan;LI Yingkun;WU Yan;CHEN Xiong;XUE Haifeng

作者机构：南京理工大学机械工程学院特种动力技术教育部重点实验室江苏南京210094 

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

年 卷 期：2025年第46卷第2期

页      面：200-212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) 江苏省自然科学基金(BK20220954) 

主　　题：多脉冲固体火箭发动机 喷管 传热 烧蚀 热防护结构 

摘      要：针对多脉冲固体火箭发动机长尾喷管热防护结构的传热烧蚀问题,提出了由C/C抗烧蚀层、碳/酚醛相变吸热层和钢壳体结构组成的多层热防护结构,建立了基于热物性参数随时间和温度变化的传热烧蚀数学模型,采用有限差分隐式格式进行求解。在验证了多层防热结构传热烧蚀计算框架准确性的基础上,开展了长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀响应过程仿真研究,分析了脉冲间隔时间对多层热防护结构传热烧蚀响应的影响规律。研究结果表明:与传统固体火箭发动机相比,多脉冲发动机工作时碳/酚醛层内热物性参数与热解反应变化较大,导致多层结构内能量分布更加均匀,使得钢壳体外表面温度显著升高,同时C/C抗烧蚀层表面烧蚀量显著下降;随着脉冲间隔时长的增加,C/C抗烧蚀层烧蚀量逐渐下降,碳/酚醛层内热解程度逐渐降低,钢壳体外表面温度先升高后下降,脉冲间隔时长60 s时钢外壳表面温度达到最大值。