石英纤维增强天线罩烧蚀应力耦合试验及仿真分析
周永鑫李翔张俊武
（北京航天长征飞行器研究所，高超声速飞行器防隔热技术中心，北京100076）
文摘介绍了新的一种针对纤维增强复合材料天线军的边烧蚀边加载的热力耦合试验方法，该试验方法通过燃气流发动机及应力载荷加载装置实现了天线革烧蚀状态下的应力考核，针对此试验方法开展了仿真模拟计算，通过仿真数据与试验测试数据对比验证了烧蚀应力耦合仿真计算方法的正确性，从试验和理论分析两个角度反映了纤维增强结构天线革在烧蚀状态下的强度，为天线革烧蚀应力耦合试验与纤维增强复合材料的仿真计算开辟了一条新途径。
关键词天线革，复合材料，试验，仿真计算
中图分类号：TJ76
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2014.01.006
Ablation-StressCouplingSimulationAnalysisfor
FiberReinforcedSilica CompositeRadom
ZHOU Yongxin
LI Xiang
ZHANG Junwu
(Hypersonic Vchicle Themal Protection & Insulation Technology Center, Beijing Institute of Long March Vehicle, Beijing 100076) AbstractThe paper introduced a new heat-stress coupling experiment for fiber reinforced silica composite ra-dom.By using gas flow engine and load device, this experiment assessed the strength of radom under ablation.Simu-lation was carried out base on the experiment.Comparing with simulation results and experiment results proved that the simulation method for radom. Eclipse-stress calculating is correct. This method reflected the strength of fiber rein forced radom, which under ablation, from experiment and theoretical analysis, and provided a new way for fiber rein-forced silica composite radom simulating
Key wordsRadom, Composite material, Experiment, Simulation
0引言
高超声速飞行器飞行距离远、马赫数高，还需在稠密大气层中做大攻角变轨机动飞行，横向超载大、动压高、气动加热时间长、热载荷条件十分恶劣，而天线罩往往位于高超声速飞行器的最前端，这就对天线罩的抗烧蚀和高温承载性能提出了很高的要求。此外，天线罩还需要具备较好的透波性能。这需要天线罩的设计更加精细化，在保证承载性能的前提下，给天线罩的电性能改善留出空间，从而形成一套完整的天线罩高温承载性能评价、试验、仿真分析方法。
2.5D石英纤维增强类复合材料，以其优良的抗烧蚀性能、高温力学性能及一体化成型技术，很好的满足了高超声速飞行器天线罩的设计使用需求"]。但由于其独特的编织结构及复合材料各项异性的力学特性[2-3]，使天线罩强度分析存在较大难度，为验
证产品的可靠性及安全性往往需要通过地面试验对产品进行考核。传统的地面试验无法实现在有烧蚀情况下的天线罩高温承载性能考核，只能通过烧蚀厚度预判分析在常温下进行天线罩承载性能地面考核试验。这种方式将导致天线罩强度试验考核水平过于保守，或者会由于烧蚀/温度理论计算的不够准确而导致强度设计裕度不足，无法真正莞成边烧蚀边加载条件下的天线罩承载性能考核，建立一种准确的天线罩烧蚀强度理论分析方法。
本文介绍了一种新的针对天线罩的边烧蚀边加载的热力耦合试验方法，并针对此方法开展了仿真模拟计算，通过与试验测试数据对比验证烧蚀应力耦合仿真计算方法。
1试验 1.1
试验模拟环境
收稿日期：2013-1030
作者简介：周永鑫，1985年出生，硕士，工程师，主要从事飞行器天线罩设计、试验。E-mail：zhouyongxin07@163.com
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2014年第1期万方数据
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