碳纤维增强类复合材料烧蚀产物对等离子体流场特性影响的实验研究

作者：袁野; 王丽燕; 曹占伟; 聂春生; 聂亮; 马昊军

来源：兵工学报, 2020, 41(02): 298-304.

• 碳纤维增强类复合材料
• 烧蚀
• 等离子体
• 流场特性

高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀并产生等离子体。为分析不同烧蚀条件下碳纤维增强类复合防热材料的烧蚀产物对下游流场特性的影响,利用高频等离子体风洞,采用高频感应加热方式对碳/碳和碳/碳化锆两种复合防热材料进行烧蚀并产生高速等离子体射流,在下游通过朗缪尔探针和平头柱塞量热计获得不同烧蚀状态下的流场电子数密度和驻点热流。研究结果表明:随着两种材料烧蚀率的增加,下游流场中的电子数密度和驻点热流逐渐降低,表明"黑障"风险和气动加热现象得到缓解;碳/碳化锆材料在降低下游流场的电离度和焓值方面优于碳/碳材料;随着材料前方来流焓值的增大,两种材料烧蚀造成的下游流场电离度和焓值的差异会在一定程度上缩小。

• 单位
  中国空气动力研究与发展中心; 中国运载火箭技术研究院