[发明专利]一种高温富氧高速冲刷条件下模拟烧蚀的测试方法

说明书

本发明提供一种高温富氧高速冲刷条件下模拟烧蚀的测试方法，包括：试验前检测、试样安装与设备调节，通入氧气、天然气及压缩空气作为燃料气，及通入氧化铝与硅酸铝复合陶瓷粉末，获得高温氧化性且含固液两相粒子流的冲刷燃气流与；设定烧蚀时长开始烧蚀试验或根据烧穿现象结束烧蚀试验；试验后的火焰熄灭、各装置的关闭与试验后测定等步骤。该测试方法能够有效模拟发动机真实工况下的高温、富氧、粒子冲刷条件下的烧蚀环境，从而提供具有参考价值与指导性的试验结果。

技术领域

本发明涉及模拟试验技术领域，具体涉及一种高温富氧高速冲刷条件下模拟烧蚀的测试方法。

背景技术

固体火箭发动机或冲压发动机的壳体、喷管等零部件，由于工作于极端环境，因此大量应用碳/碳、碳/酚醛、丁腈、三元乙丙、钨合金、陶瓷等耐烧蚀材料或绝热材料进行抗烧蚀或绝热作用，从而增加发动机的使用寿命、避免发动机性能急速下降。

现有技术中，在对发动机表面进行耐烧蚀层或绝热层制备后，通常通过产生一定气流速度的高温焰流进行材料高温下抗烧蚀性能的测试，如采用氧-乙炔烧蚀、等离子烧蚀等测试方法。

GJB 323B-2018《烧蚀材料烧蚀试验方法》中对氧-乙炔烧蚀试验方法和等离子烧蚀试验方法的试验装置、试样、试验条件、试验程序等进行了规定，并认为氧-乙炔烧蚀试验方法适用于防热、绝热、包覆材料和一般材料的烧蚀试验；等离子烧蚀试验方法适用于碳/碳复合材料、难熔金属和高温陶瓷材料的烧蚀试验。其中，氧-乙炔烧蚀试验方法中规定针对防热、绝热材料和包覆材料的氧气和乙炔的混合比为1.35：1（标准状态），该混合比得到的气氛为还原性气氛，同时，该混合气氛的焰流中不包含粒子流；等离子烧蚀试验方法中采用氮气（N₂）作为等离子体气源，属于中性气氛，焰流中也不包含液固两相的粒子流，与发动机富氧高速粒子冲刷的真实存在较大差异。

同时，专利申请号“2018115374392”、专利名称“一种绝热材料试件的烧蚀性能测试系统”的专利，公开了一种采用石英卤化白炽灯为热源、通过断裂试验机施加载荷的热-力耦合载荷条件下进行烧蚀性能测试的系统，其采用石英卤化白炽灯提供热流环境、可以认为是一种中性气氛，同时其无气流冲刷，与发动机富氧高速粒子冲刷的真实存在较大差异。

综上所述，现有对发动机耐烧蚀层或绝热层的模拟测试方法或系统，仍存在气体流速低、气流内不含有粒子流，无法准确模拟发动机喷管处高速粒子流冲刷的真实环境，气体焰流为还原性或中性气氛、无法有效模拟发动机面临的高压富氧烧蚀环境，模拟试验环境与实际冲刷剥离环境差异大等问题；造成目前现有技术的模拟试验结果准确性低、可供参考性差。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温富氧高速冲刷条件下模拟烧蚀的测试方法，该测试方法能够有效模拟发动机真实工况下的高温、富氧、粒子冲刷条件下的烧蚀环境，从而提供具有参考价值与指导性的试验结果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高温富氧高速冲刷条件下模拟烧蚀的测试方法，其特征在于：采用超音速火焰烧蚀枪进行，具体步骤包括：

步骤S001：检测待测试样（主要为待烧蚀面）的外观、尺寸及初始质量，并拍照记录；

步骤S002：将待测试样固定安装在测试台上，超音速火焰烧蚀枪位于测试台上；并在待测试样的待烧蚀面的背面均布热电偶；

步骤S003：调节超音速火焰烧蚀枪位置，使得超音速火焰烧蚀枪端部与待测试样的中心距离为A，且超音速火焰烧蚀枪轴线与待测试样表面垂线方向之间的夹角为c；

步骤S004：接通超音速火焰烧蚀枪冷却水，并开启热电偶进行实施温度数据的采集；