聚四氟乙烯材质引信天线罩烧蚀算法

魏 新，纪 涛，刘忙龙

(西安机电信息技术研究所，陕西 西安 710065)

0 引言

随着远程火箭弹的射程不断增加，飞行速度也越来越快，在高速气流下气动热产生的烧蚀也越来越严重。引信天线罩位于火箭弹的头部，受到的气动热环境最为恶劣，因此天线罩的气动热烧蚀问题的研究显得尤为重要。目前烧蚀计算的工程算法根据材料特性分为三种：硅基复合材料工程算法、碳基复合材料工程算法和碳化复合材料的工程算法，这些工程算法已被广泛研究。文献[1]中基于碳/碳材料的热化学烧蚀模型推导出C/C/Al2O3材料的烧蚀公式，并研究了烧蚀规律。文献[2]中研究了碳化锆材料的烧蚀机理，给出了材料原始层的表面可能存在的化学反应，建立了材料的烧蚀响应数学模型。文献[3]对酚醛浸渍多孔碳纤维复合材料进行了氧乙炔烧蚀试验，并对烧蚀行为进行了有限元模拟，得出材料的烧蚀规律。文献[4]采用气动热化学烧蚀机理，扩散和化学动力机制，计入气流与粒子的侵蚀，建立了三元乙丙橡胶的烧蚀模型。这些材料已在航天航空领域广泛应用，而在火箭弹上天线罩普遍采用的材料为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯材料的烧蚀计算按照碳基复合材料的烧蚀算法，目前国内外学者对聚四氟乙烯烧蚀过程的化学反应一般采用19组元28种反应模型[5]和19组元29种反应模型[6]。这些模型包含的组元数和反应方程较多，在实际的工程应用中比较困难。为此，本文提出了简化的聚四氟乙烯材质引信天线罩烧蚀算法。……