C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘设计与制备

作     者：陈彦飞 艾士刚 何汝杰 成夙 徐宝升 CHEN Yan-fei;AI Shi-gang;HE Ru-jie;CHENG Su;XU Bao-sheng

作者机构：北京理工大学北京100081 哈尔滨理工大学哈尔滨150080 

基　　金：国家自然科学基金(11902034 11672030 11872102)~~ 

出 版 物：《装备环境工程》 (Equipment Environmental Engineering)

年 卷 期：2020年第17卷第1期

页      码：71-76页

摘      要：目的C/SiC复合材料进气道前缘轻量化设计与制备。方法基于进气道气动外形和结构要求,建立波纹点阵夹芯结构的进气道前缘有限元模型,然后按照德国航空中心H2K超声速风洞试验室试验的数据进行反演,得到进气道前缘的热流密度分布,据此进行边界条件加载,在模型中考虑固体导热、表面辐射以及空腔辐射三种传热方式。采用瞬态传热算法,求解100 s下进气道前缘的温度场,为了进一步降低C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘的最高温度,设计不同的进气道前缘尖端半径,并进行优化。最后根据优化得到的波纹点阵进气道几何参数,采用PIP法制备出C/SiC复合材料点阵结构进气道前缘。结果进气道尖端半径小于0.5mm时,最高温度高于1800℃,超过C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于1.0 mm时,最高温度为1520℃,低于C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。不同进气道前缘尖端半径下,最高温度达到稳态的时间不一样,半径等于0.5 mm时,进气道前缘达到稳态的时间约为30 s左右。随着前缘尖端半径增大,最高温度达到稳态的时间增加,半径为1.0 mm时,达到稳态时间约为60 s。结论进气道前缘最高温度随着尖端半径增大明显降低,当半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。

主 题 词：C/SiC复合材料 进气道前缘 波纹点阵结构 

学科分类：08[工学] 0826[工学-生物医学工程类] 

D　O　I：10.7643/issn.1672-9242.2020.01.012

馆 藏 号：203878664...