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航天科技一院703所研制出轨姿控发动机推力室用硅化钼复合梯度涂层

一种新涂层让飞行器“心脏”延寿4个多小时

发布时间 : 2016-08-30     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  近日,中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)703所成功研制出轨姿控发动机推力室用硅化钼复合梯度涂层。这是国内首次研发并使用高性能硅化钼涂层,这个新涂层的使用将飞行器的“心脏”——轨姿控发动机的工作寿命提高了一半以上,超过国际同类发动机水平。

最高工作温度基本可熔化纯铁

  轨姿控发动机是现代飞行器的重要组成部分,具有比冲高、寿命长、脉冲重复性能好的优点,其推力室段壁面温度通常高于1000℃。该技术的项目负责人李海庆告诉记者,推力室表面通常涂覆高温抗氧化涂层对其进行防护,就如同穿了一件“防护衣”。一般抗氧化涂层难以满足推力室的防护需求。随着发动机性能的不断提高,推力室材料及“防护衣”的材料也向着更耐高温的方向不断发展。

  李海庆说:“发动机工作温度的提高有助于提升发动机的比冲和工作寿命等性能,以前发动机的最高工作温度是1400℃,使用这种涂层,发动机最高工作温度可提升至1500℃—1600℃,这种温度几乎可以使一块纯铁熔化,这也是国际同类硅化物涂层可达到的最高温度。最高工作温度的提高还提高了发动机的比冲,这使飞行器使用燃料的效率更高,也就是说,在载重量相同的情况下,飞行器的比冲大就会让它所需的燃料减少。” 

发动机寿命延长一半多

  李海庆介绍说:“如今对飞行器在空中在轨时间的要求越来越长,因此对发动机的要求也越来越高。这种新涂层的优势主要有两点:除了提高发动机的最高工作温度,还可延长发动机的寿命。”

据了解,之前单台发动机的累计工作寿命不到7小时,使用703所研制的新涂层后,单台发动机累计工作寿命延长一半以上,超过11小时,这一时间打破了同类发动机10.8小时的国际水平。

应用前景广泛

  703所研制的硅化钼复合梯度涂层制备工艺绿色环保,无有害物质释放问题,符合《国家制造2025》规划纲要提出的制造业高端化、绿色化发展思路。值得一提的是,生产高性能硅化钼涂层所采用的专用设备已全部实现国产化,完全摆脱了对进口设备的依赖,也就是说,我们能够完全独立自主地生产这种新涂层,为后续高温抗氧化涂层的研制提供了保障和基础。

  李海庆说:“这种新涂层具有良好的工艺适应性,可以广泛应用于双组元液体火箭发动机上,为我国高性能轨姿控发动机的研制提供技术保障。”

  据悉, 703所具有硅化钼复合梯度涂层完全的自主知识产权,现已申报发明专利7项,其中已授权3项,相关机理研究已在第64届国际宇航大会上进行了公开发表。


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