重型火箭发射平台热防护方法探究

冯 超，徐 铮，平仕良，吴新跃，毛利民

（1.北京航天发射技术研究所，北京，100076；2.航天系统部装备部，北京，100076）

0 引 言

发射平台在火箭发射起飞过程中受到发动机的燃气流冲击、烧蚀与破坏。火箭点火起飞前，燃气流从导流孔排导，当火箭起飞到一定高度时，燃气流开始逐渐作用到发射平台导流孔侧壁，随着燃气流中心移动至发射平台上表面，各项烧蚀、冲击参数达到峰值。在此过程中，发射平台必须通过热防护层对本体金属结构进行有效保护，以确保发射平台主体结构在火箭发射过程中不会被烧蚀破坏。如果热防护方案设计不合理，可能使发射平台主体结构受损，热防护层碎片还可能撞击火箭并导致发射失败。相比中国现役规模最大的长征五号运载火箭，重型运载火箭的发动机推力更大，发动机数量更多，发动机燃烧室压力进一步提高，对发射平台的烧蚀更为严重[1]。本文针对重型火箭发动机数量多，推力大，燃气流热流密度大，作用区域大的特点，通过仿真获得热防护的设计需求，调研中国主流热防护材料，通过缩比发动机烧蚀试验与实际发射搭载试验结果进行对比，探索研究可用于重型运载火箭发射平台的热防护方法。

1 热防护设计现状分析

1.1 国外技术发展现状

国外可重复使用航天飞行器的热防护设计一直是航天领域的研究热点[2]，美国航天飞机的鼻锥帽、主翼前缘采用的是陶瓷基复合材料。国外运载火箭发射平台为确保能多次使用，在设计时尽量减少发射时无法撤收的设备，对于发射时无法撤收的设备，各国均采取了有效的防护措施。……