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1、第３４卷第６期國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６２０１２年１２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＤｅｃ．２０１２Ｃ／ＳｉＣ陶瓷基復(fù)合材料燃燒室壁厚設(shè)計(jì)與驗(yàn)證１，２２１２劉彥杰，馬武軍，吳建軍，劉志泉（１．國(guó)防科技大學(xué)航天與材料工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙４１００７３；２．上?？臻g推進(jìn)研究所，上海２１００１３）摘要：Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)具有重量輕、工作溫度高等優(yōu)勢(shì)，已成為下一代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的重要發(fā)展方向，其中Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料燃燒室的強(qiáng)度與壁厚設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
2、之一。本文以薄殼理論和第四強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)，以環(huán)向拉伸強(qiáng)度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)了Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料燃燒室壁厚計(jì)算公式，并對(duì)某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壁厚進(jìn)行了計(jì)算。未驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，利用復(fù)合材料燃燒室試件的爆破試驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)根據(jù)計(jì)算結(jié)果研制的Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料燃燒室進(jìn)行了熱試車(chē)考核驗(yàn)證。本文提出的研究計(jì)算方法與結(jié)果對(duì)其他Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料燃燒室的壁厚設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料；燃燒室；壁厚；設(shè)計(jì)中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＰ３１６文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１００１－２４８６（２０１２）０６－０１２１－０４Ｗａｌｌｔｈｉ
3、ｃｋｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒｆｏｒＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅ１，２２１２ＬＩＵＹａｎｊｉｅ，ＭＡＷｕｊｕｎ，ＷＵＪｉａｎｊｕｎ，ＬＩＵＺｈｉｑｕａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２１００１３，Ｃｈｉｎ
4、ａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（Ｃ／ＳｉＣ）ａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｉｅｓａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．ＴｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
5、ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｔａｓｋｓｆｏｒｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｄｅｓｉｇｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｉｎｓｈｅｌｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｆｏｕｒｔｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｄｕｃｅｄａｎｉｄｅａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｈａｍｂｅｒ，ｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍ
6、ｂｅｒ．ＴｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｗａｓｃｈｅｃｋｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｕｂｓｃａｌｅＣ／ＳｉＣｔｕｂｅｂｙｂｕｒｓｔｔｅｓｔａｎｄｔｈｒｕｓｔｃｈａｍｂｅｒｂｙｈｏｔｆｉｒｅｔｅｓｔ．ＴｈｅｆｏｒｍｕｌａａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＣ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃ／ＳｉＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｍｂｅ
7、ｒ；ｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｄｅｓｉｇｎ［５－６］火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃燒室要承受高溫、高體性能。壓、脈沖壓力沖擊等苛刻環(huán)境，燃燒室材料需要具根據(jù)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)新一代高室壓軌控發(fā)動(dòng)機(jī)的需備優(yōu)異的耐高溫、抗氧化、抗沖刷性能，以及優(yōu)異要，某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了國(guó)防科技大學(xué)研制的的高溫強(qiáng)度和模量等才能滿(mǎn)足要求。傳統(tǒng)的金屬Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料替代傳統(tǒng)金屬材料制備發(fā)動(dòng)機(jī)燃燃燒室通常采用鈦合金、鈮合金等高溫合金制備燒室及整體噴管。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料燃燒室安全而成，現(xiàn)有高溫合金的工作溫度不超過(guò)１３５０℃，可靠的工作，該燃燒室必須具有一定的壁厚，從而［
8、１－２］［７］此外，高溫合金還存在密度大的不足，這都限提供足夠的強(qiáng)度承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作壓力的沖擊。制了發(fā)動(dòng)機(jī)比沖及推重比的進(jìn)一步提高。以碳纖Ｃ／ＳｉＣ復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)計(jì)維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料（Ｃ／ＳｉＣ）為代表的陶瓷基算分析沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)借鑒，為此復(fù)合材料燃燒室復(fù)合材料憑著自身優(yōu)
