硅橡胶基防热涂层烧蚀机理及热解/传导耦合模型

作者：时圣波; 张云天; 胡励; 房光强; 崔新芳

来源：航空动力学报, 2023, 38(09): 2049-2061.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220897

• 硅橡胶基防热涂层
• 烧蚀
• 热分解
• 热解/传导模型
• 热影响层
• 隔热性能

采用同步热分析仪，开展了热失重实验，确定了防热涂层热分解反应的温度区间、活化能和反应机理函数。利用石英灯辐射加热平台，开展了高温环境考核实验，揭示了防热涂层高温环境下的微结构演化规律和能量耗散机理。基于能量守恒原理，充分考虑热解反应吸热、热解气体扩散换热以及质量引射效应等引起的能量转换关系，建立了防热涂层的热解/传导耦合模型，预报了典型热环境工况下硅橡胶基防热涂层的质量烧蚀率及温度响应规律。烧蚀后涂层表面基本保持平整，背面温度为151.4℃，质量烧蚀率为0.28 g/s。质量烧蚀率的模型计算值与实验测量值的偏差仅为7.1%，满足实际工程中热防护设计需求。研究表明，硅橡胶基防热涂层中等热流环境下具有良好的耐烧蚀和隔热性能，是航空航天装备大面积防热区域的理想候选方案。

• 单位
  北京机电工程总体设计部; 航天学院; 西北工业大学