發(fā)布時(shí)間：2021-02-11 14:32

　　為了解決某固體發(fā)動(dòng)機(jī)噴管高溫密封問(wèn)題,對(duì)性能優(yōu)異的柔性石墨材料進(jìn)行了研究。通過(guò)建立噴管處柔性石墨密封墊片的緊固力矩模型,得到了實(shí)現(xiàn)可靠密封的最小緊固力矩。同時(shí)對(duì)柔性石墨墊片的密封特性進(jìn)行試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果的正確性。最后通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱試車和飛行試驗(yàn)驗(yàn)證了柔性石墨墊片在高溫高壓情況下的密封可靠性,為后續(xù)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫密封設(shè)計(jì)提供了參考與借鑒。 

【文章來(lái)源】：彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心

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【部分圖文】：

某型發(fā)動(dòng)機(jī)噴管結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 某型發(fā)動(dòng)機(jī)噴管結(jié)構(gòu)示意圖柔性石墨,也稱為膨脹石墨,不僅兼具普通石墨耐高溫、自潤(rùn)滑、抗腐蝕等特性外,還具備獨(dú)有的柔軟性、良好的壓縮與回彈特性[1-4]。柔性石墨對(duì)密封面結(jié)構(gòu)和密封介質(zhì)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,機(jī)械性能不隨環(huán)境溫度的變化而變化。它的高溫密封性能尤其突出,是一種綜合性能優(yōu)異的密封材料。文獻(xiàn)[5]針對(duì)柔性石墨的密封性能、制造工藝、密封機(jī)理等方面進(jìn)行了研究,指出柔性石墨是一種新型可靠的高溫密封材料。李嵩等[6]對(duì)金屬?zèng)_齒板增強(qiáng)柔性石墨墊片的密封性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并對(duì)其在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)上的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用情況展開了研究。目前,柔性石墨已廣泛應(yīng)用于石油、化工、核能發(fā)電、冶金、航空等高溫密封領(lǐng)域[7-8],且效果顯著。但是石墨墊片在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高溫密封上的應(yīng)用研究較少。文中通過(guò)建立柔性石墨墊片的緊固力矩模型計(jì)算得到了石墨墊片實(shí)現(xiàn)可靠密封的最小緊固力矩。并對(duì)柔性石墨墊片的壓縮力學(xué)特性、外部壓力和交變溫度作用下的密封特性及其在某型號(hào)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用展開了實(shí)驗(yàn)研究。

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管高溫密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。利用噴管擴(kuò)張段處的螺紋緊固力對(duì)柔性石墨墊片施加一軸向的壓力Py,柔性石墨墊片在軸向壓力Py的作用下發(fā)生徑向變形,從而與喉襯組件緊密貼合在一起,起到密封作用。該處噴管結(jié)構(gòu)的密封機(jī)理和填料密封類似[9],對(duì)于密封介質(zhì)壓強(qiáng)為P的高溫高壓燃?xì)?當(dāng)密封腔底部的徑向壓緊力Ph大于或等于介質(zhì)的壓力,即Ph≥P時(shí),可以保證結(jié)構(gòu)可靠密封。參考填料的密封機(jī)理,可知該處石墨密封墊片對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯組件的壓緊力沿軸向成指數(shù)分布[10-12],如圖3所示,即:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]柔性石墨密封墊片的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王樂(lè)勤,楊暉,勵(lì)行根,焦磊.  流體機(jī)械. 2013(06)
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[7]膨脹石墨與柔性石墨及其應(yīng)用[J]. 肖麗,金為群,張華蓉.  中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊. 2005(06)
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