鎢銅喉襯

鎢銅喉襯是固體火箭發動機噴管喉部的內襯材料，其耐高溫性能和耐燒蝕性能直接影響著發動機的推力以及工作效率。

基本介紹

• 中文名：鎢銅喉襯
• 外文名：Tungsten Copper Throat Insert
• 含量：W+Cu

簡介

鎢銅喉襯是固體火箭發動機噴管喉部的內襯材料，其耐高溫性能和耐燒蝕性能直接影響著發動機的推力以及工作效率。

原理

固體火箭發動機的噴管通過控制排氣的膨脹使燃燒室產生的燃氣能量有效地轉換為動能，從而為飛行器提供所需的動力。而喉襯位於噴管的喉部，其主要作用為限制因燒蝕所產生的喉部面積增大的現象，而造成推力下降。在發動機工作時，喉襯常常需要從常溫直接升溫至大於2000℃，從而產生極大的溫度梯度以及熱應力，這也是喉襯材料出現裂紋和工作失效的主要原因。另外，用於火箭這類高性能發動機中常用金屬粉末（如Al）作為高能推進劑燃燒時，在3000℃左右的高溫下高燃速氣流夾帶固體顆粒或Al2O3液滴劇烈沖刷喉襯，若喉襯發生嚴重的燒蝕就很難保證穩定的氣動外形甚至發生碎裂，這就會直接影響發動機的推力和效率。

對比

通常來說，用於固體火箭發動機的喉襯材料包括難熔金屬、石墨、碳及碳基複合材料、增強塑膠、陶瓷基複合材料等。其中鎢銅合金就是一種非常適合用作喉襯的材料。喉襯的傳熱主要可分為三個階段：1.發動機點火瞬間衝擊加熱；2.穩態工作時的燒蝕；3.熄火時的冷卻，其中喉襯的熱震主要發生在點火發生的瞬間。鎢銅材料採用鎢滲銅的工藝製成，其不但具有鎢高硬度、高密度、高強度、高熔點、低熱膨脹係數以及優良的耐磨耐蝕性，還具有銅良好的延展性和導電導熱性，並且由於鎢和銅兩種金屬的熔點差異較大，在高於銅熔點的情況下，銅蒸發氣化帶走大部分熱量留下硬質相鎢，保證了喉襯工作的穩定性。