先进的轻型低成本复合材料辐射冷却燃烧室

摘要

在过去十年中,最高水平的小型辐射冷却液体推进剂燃烧室是由 Ultramet研制的铱/铼合金加工而成:铼壳体结构上具有铱抗氧化层。铱/铼的缺点在于其质量大,无论是铱,还是铼,其密度均超过21g/cm~3。若推力超过445N,燃烧室的质量是绝对不能接受的。在 NASA 的资助下,Ultramet 研制了一种用于加工铱/铼/碳—碳复合材料燃烧室的工艺方法,可提供与铱/铼具有相同的优良性能、密度小于3g/cm~3、可加工成任意结构形状而成本只有铱/铼的一半的燃烧室。这种燃烧室不仅达到了铱/铼合金燃烧室的性能指标,而且具有碳—碳复合材料的良好高温强度以及复合材料的质量小、成本低的特点。在不同的环境中采用铼试样进行了室温及高温拉伸试验以评估潜在的衬料组织扩散作用。通过快速热循环试样评估了复合材料结构的机械及热稳定性和相容性。由显微和谱分析技术分析了复合材料的显微组织和界面性态。由室温和高温破坏试验测试了复合材料的强度。已加工了两个原型燃烧室并采用 NTO/MMH 推进剂进行了热点火试验。