超燃冲压发动机高温结构与热防护技术

序
前言
第1章绪论001
1.1超燃冲压发动机概述001
1.1.1超燃冲压发动机基本工作原理与组成001
1.1.2超燃冲压发动机应用003
1.2超燃冲压发动机热防护概述004
1.3热防护技术的材料基础006
1.3.1高温结构/功能材料006
1.3.2高温防护/隔热材料010
1.4国外热防护技术研究与发展现状011
1.4.1航天飞行器热防护技术发展情况011
1.4.2超燃冲压发动机材料与热防护发展概况015
1.5国内热防护技术基础021
1.6本书主要内容023
参考文献024
第2章超燃冲压发动机热防护系统及服役环境026
2.1高温结构与热防护系统026
2.1.1进气道027
2.1.2燃烧室027
2.1.3尾喷管028
2.1.4连接密封028
2.2结构与热防护系统服役环境030
2.2.1超燃冲压发动机热环境030
2.2.2超燃冲压发动机力环境038
2.3关键技术分析040
2.3.1高温结构与热防护材料040
2.3.2功能梯度多层复合隔热技术042
2.3.3高温结构连接与密封042
2.3.4结构一体化设计与热匹配技术042
2.3.5热仿真与结构分析044
2.3.6高热环境试验044
2.4技术指标与要求045
2.4.1工作环境要求045
2.4.2高温结构材料要求046
2.4.3隔热材料要求046
2.4.4其他要求046
参考文献046
第3章前缘结构及超高温陶瓷材料049
3.1概述049
3.1.1国外相关前缘结构与材料研究情况049
3.1.2国内前缘结构研究情况051
3.2前缘高温结构方案设计052
3.2.1整体前缘结构方案052
3.2.2分体结构方案053
3.2.3前缘结构连接方案053
3.2.4前缘结构安装方案054
3.2.5前缘结构热匹配设计056
3.2.6前缘结构强度分析058
3.3超高温陶瓷材料060
3.3.1碳化物及硼化物瓷复合材料概述060
3.3.2超高温陶瓷材料制备062
3.3.3超高温陶瓷材料性能070
3.4前缘高温结构与材料试验验证092
3.4.1前缘材料方案试验验证092
3.4.2整体前缘试验考核095
参考文献096
第4章进气道/隔离段高温结构与材料100
4.1概述100
4.2高温结构方案100
4.2.1典型高温结构及其材料100
4.2.2矩形隔离段101
4.2.3轴对称发动机进气道102
4.3纤维连续增强SiC基复合材料103
4.3.1碳纤维和碳化硅纤维103
4.3.2连续纤维增强SiC基复合材料的界面技术106
4.3.3预制体工艺107
4.3.4预制体致密化工艺111
4.3.5陶瓷前驱体114
4.3.6纤维增强C/SiC复合材料性能115
4.4C/CSiC复合材料的性能和应用120
4.4.1C/CSiC复合材料的制备方法121
4.4.2C/CSiC复合材料的性能121
4.5典型构件制备与验证122
4.5.1构件预制体122
4.5.2构件预制体致密化123
4.6高温结构试验研究125
4.6.1试验研究对象125
4.6.2试验方案及其结果127
4.6.3试验总结分析128
参考文献129
第5章复相陶瓷基复合材料与燃烧室超高温结构137
5.1概述137
5.2超高温陶瓷复合材料烧蚀过程分析138
5.2.1陶瓷基复合材料的烧蚀过程138
5.2.2烧蚀过程中的热化学现象139
5.2.3烧蚀过程中的热物理现象140
5.2.4复合材料烧蚀厚度的变化方程146
5.2.5边界条件和初始条件150
5.3燃烧室超高温复相陶瓷基复合材料152
5.3.1C/CZrCSiC复相陶瓷基复合材料154
5.3.2ZrB2ZrCSiC复相陶瓷基复合材料173
5.3.3HfB2HfCSiC复相陶瓷基复合材料196
5.3.4ZrCSiC纳米复相陶瓷基复合材料210
5.3.5超高温复相陶瓷基复合材料烧蚀性能的对比研究216
5.4燃烧室与尾喷管超高温结构224
5.4.1燃烧室结构224
5.4.2尾喷管结构226
5.4.3高温结构试验验证227
参考文献229
第6章高温涂层及应用233
6.1热障涂层233
6.1.1概述233
6.1.2热障涂层体系的结构235
6.1.3热障涂层材料的性能要求236
6.1.4热障涂层陶瓷材料的研究现状238
6.1.5热障涂层的热物理性能245
6.1.6等离子喷涂热障涂层的高温氧化252
6.1.7热障涂层制备工艺267
6.2抗氧化烧蚀涂层268
6.2.1抗氧化烧蚀涂层的功能要求268
6.2.2抗氧化烧蚀涂层的结构设计269
6.2.3抗氧化烧蚀涂层体系270
6.2.4抗氧化烧蚀涂层的制备工艺275
6.3高温涂层在超燃冲压发动机中的应用281
参考文献282
第7章多功能梯度复合隔热293
7.1概述293
7.1.1典型的隔热结构形式293
7.1.2发动机隔热结构一般组成与特点295
7.2典型隔热材料及其制品296
7.2.1氧化锆纤维及其制品296
7.2.2氧化铝纤维及其制品301
7.2.3气凝胶隔热材料及其制品305
7.2.4多层复合热防护材料及其结构316
7.2.5材料隔热性能快速评价方法320
7.3发动机隔热传热过程分析与设计324
7.3.1发动机隔热结构传热过程分析324
7.3.2服役环境对发动机隔热性能的影响330
7.3.3发动机隔热设计流程330
7.4隔热结构试验研究332
7.4.1石英灯加热332
7.4.2等离子焰加热333
7.4.3电弧风洞加热335
参考文献337
第8章高温承载结构强度分析344
8.1复合材料结构强度评估方法344
8.1.1复合材料结构本构模型344
8.1.2复合材料失效准则346
8.2高温合金强度评估方法351
8.2.1疲劳寿命预测模型的发展351
8.2.2考虑应力集中的疲劳寿命预测方法352
8.3典型部件强度分析实例359
8.3.1进气道强度分析359
8.3.2燃烧室强度分析360
8.3.3尾喷管强度分析361
参考文献362
第9章试验验证与性能评价方法365
9.1主要试验方法366
9.1.1电弧风洞试验366
9.1.2燃烧直连式试验374
9.1.3燃烧自由射流试验380
9.2结构与热防护性能评估383
9.2.1平板性能评估383
9.2.2结构件评估385
参考文献387
第10章材料、结构与热防护技术发展及应用展望389