碳纤维复合材料燃气射流热冲击研究:冲蚀形貌及热力分析

摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有优异的力学性能，是制备轻质火箭弹/导弹发射筒等发射单元的潜力材料.对于热发射，喷管排出的燃气射流直接冲击发射单元，其产生的高温高压瞬时载荷严重影响发射单元的安全性和重复利用率.为此，该文进行燃气射流冲击实验，获取CFRP的冲蚀情况和微观形貌.同时，针对冲击流场开展热/流/固数值模拟，获取冲击区域的压强和温度分布，以及CFRP板的传热受力情况.结果表明，燃气射流冲击CFRP后会形成四个明显的分区：高温烧蚀区、高温过渡区、低温冲蚀区、低温冲刷区.每个区域的烧蚀情况、粗糙度、传热梯度不同，且会产生残余翘曲热变形.因此，CFRP受燃气射流冲击后其表面质量很差、残余热变形明显，故不满足发射单元的热冲击重复使用.

关键词

碳纤维增强复合材料(CFRP) / 燃气射流 / 热冲击 / 冲蚀形貌 / 瞬态传热