再入大氣環(huán)境下材料性能的實驗模擬方法研究.pdf

1、碳/碳化硅陶瓷基復合材料(C/SiC)是一種新型防熱結(jié)構一體化材料，具有優(yōu)異的耐高溫性能、抗氧化性能、摩擦性能以及低密度等特點，是第二代空天飛行器防熱結(jié)構一體化的關鍵材料。根據(jù)跨大氣層飛行器再入大氣的氣動加熱環(huán)境和C/SiC復合材料構件的應用特點，要求C/SiC陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的應力氧化燒蝕性能，以滿足防熱結(jié)構一體化構件重復使用的要求；優(yōu)異的高溫連接性能，以滿足制造大型復雜防熱結(jié)構一體化構件的需要；優(yōu)異的高溫高載低速摩擦磨損性能，

2、以滿足方向舵、襟翼等活動防熱結(jié)構一體化構件的使用要求。因此，研究C/SiC陶瓷基復合材料的高溫應力氧化燒蝕、高溫連接以及高溫高載低速摩擦磨損環(huán)境性能，對其在空天飛行器上的應用具有重要意義。 本文根據(jù)材料再入環(huán)境的應力氧化燒蝕、高溫連接以及高溫高載低速摩擦磨損性能模擬的要求，研制了用于材料環(huán)境性能研究的再入大氣環(huán)境實驗模擬設備。該模擬設備由常壓亞音速燃氣流風洞、材料力學試驗機與伺服傳動裝置等部分組成。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：

3、 1.設計并制造常壓亞音速燃氣流風洞，實現(xiàn)了再入大氣熱物理化學環(huán)境的模擬。該風洞加熱效率高，幾分鐘內(nèi)就可加熱到最高溫度1800℃；燃氣成分與大氣成分相近，可長時間(約30min)持續(xù)運行。 2.設計并制造伺服傳動裝置，實現(xiàn)了方向舵、襟翼等活動控制構件鉸鏈的機械轉(zhuǎn)動模擬。該裝置能夠?qū)Ω邷馗咻d條件下的試驗件進行轉(zhuǎn)速控制(0～128r/min)和轉(zhuǎn)矩控制(0～50N·m)。 3.設計并制造應力氧化燒蝕、高溫連接以及高溫高載低