航天器TPS用耐高溫燒蝕修復劑研究.pdf

1、可重復使用天地往返運輸技術是航天領域具有前瞻性、戰(zhàn)略性的技術，航天器熱防護系統(tǒng)（TPS）則是該技術實現(xiàn)的基礎。然而來自空間環(huán)境中的碎片與微流星體以及其他各種因素都會對熱防護系統(tǒng)造成破壞。面對極端惡劣的再入環(huán)境，先進的TPS修復技術已成為保障航天器可重復使用及安全再入的迫切需求。
　　 本論文是針對航天器TPS破損修復進行的探索研究。提出了采用燒蝕碳化型和高溫相變型兩種類型TPS用耐高溫燒蝕修復劑的研究思路，開展了兩種類型的各體系

2、修復劑成分的設計及制備工藝的研究，利用氧—乙炔燒蝕測試來評估修復劑的耐高溫燒蝕性能，并對典型修復劑材料的熱分解動力學進行了分析。
　　 通過對修復劑試樣燒蝕前后形貌的觀察、熱重-差熱-質譜分析和相結構分析，評估了各體系修復劑的成型性能與耐高溫燒蝕性能，并對其耐高溫燒蝕機理進行了探討。研究結果表明：呋喃樹脂體系的燒蝕碳化型修復劑具有良好的成型性能和耐高溫燒蝕性能，呋喃樹脂與填料碳化硅粉末及晶須具有良好的燒蝕匹配性。燒蝕產(chǎn)生的碳層與

3、SiO2能附著在表面，起到保護下層基體的效果。在填料碳化硅粉末與晶須的質量比為8/4時，呋喃樹脂體系修復劑制備的試樣表面質量好、收縮率低、耐高溫燒蝕性能好，線燒蝕率與質量燒蝕率分別為0.028 mm/s，0.0662g/s，背溫為67℃。聚碳硅烷體系的高溫相變型修復劑能在高溫下轉變生成SiC陶瓷，加入的氧化鋁纖維能起到抑制收縮，抗高速氣流沖刷的固結效果，ZrO2則能降低修復劑與石墨塊的熱膨脹失配，使修復劑在燒蝕過程中能與石墨塊結合牢固。