RU2347933C1 - Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material - Google Patents
Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347933C1 RU2347933C1 RU2007131680/06A RU2007131680A RU2347933C1 RU 2347933 C1 RU2347933 C1 RU 2347933C1 RU 2007131680/06 A RU2007131680/06 A RU 2007131680/06A RU 2007131680 A RU2007131680 A RU 2007131680A RU 2347933 C1 RU2347933 C1 RU 2347933C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- composite material
- temperature
- oxidising
- sample
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопловых насадков из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) к соплам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), работающих, в том числе, в условиях одновременного воздействия окислительной среды на обе поверхности насадка: высокотемпературной окислительной газовой среды на рабочую (внутреннюю) поверхность и воздуха - на наружную.The invention relates to rocket technology and can be used to create nozzle nozzles made of carbon-carbon composite material (CCM) to nozzles of liquid rocket engines (LRE) operating, including, under conditions of simultaneous exposure to an oxidizing medium on both surfaces of the nozzle: high-temperature oxidative gas medium to the working (inner) surface and air to the outside.
Известен способ определения окислительной стойкости УУКМ, предназначенного для изготовления сопловых насадков к соплам ЖРД, включающий изготовление трубчатого цилиндрического образца, испытание образца воздействием высокотемпературной окислительной газовой средой на внутреннюю поверхность образца (с помощью плазмотрона) с последующим измерением унесенных УУКМ (см. Материалы 26-й международной конференции «Композиционные материалы в промышленности» 29.05-02.06.2006, г.Ялта).A known method for determining the oxidation resistance of CCCM, intended for the manufacture of nozzle nozzles for LPRE nozzles, including the manufacture of a tubular cylindrical sample, testing the sample by exposure to a high-temperature oxidizing gas medium on the internal surface of the sample (using a plasma torch), followed by measurement of the carried CCCM (see Materials of the 26th international conference "Composite materials in the industry" 05/29/02/06, 2006, Yalta).
Недостаток известного способа заключается в том, что результаты испытания, полученные на трубчатом цилиндрическом образце, нельзя однозначно переносить на полноразмерный насадок, так как:The disadvantage of this method is that the test results obtained on a tubular cylindrical sample cannot be unambiguously transferred to a full-sized nozzle, since:
- с учетом особенностей композиционных материалов и специфики технологии их получения материал цилиндрического образца по структуре и свойствам будет отличаться от материала насадка,- taking into account the characteristics of composite materials and the specifics of the technology for their preparation, the material of a cylindrical sample in structure and properties will differ from the material of the nozzle,
- условия испытания не позволяют одновременно воздействовать окислительной средой на обе поверхности образца и, тем самым, в полной мере имитировать условия работы насадка.- the test conditions do not allow simultaneous exposure to the oxidizing medium on both surfaces of the sample and, thereby, fully simulate the working conditions of the nozzle.
Технической задачей изобретения является повышение достоверности определения окислительной стойкости УУКМ и защитных покрытий, используемых для изготовления сопловых насадков к соплам ЖРД.An object of the invention is to increase the reliability of determining the oxidative stability of UUKM and protective coatings used for the manufacture of nozzle nozzles for LPRE nozzles.
Технический результат достигается тем, что в способе определения окислительной стойкости УУКМ, в том числе с защитным покрытием, используемого в сопловом насадке жидкостного ракетного двигателя, включающем изготовление образца, испытание образца воздействием высокотемпературной окислительной газовой средой, определение уноса композиционного материала и покрытия, образец вырезают в виде пластины из технологического припуска насадка, а испытание проводят таким образом, что с одной стороны пластину обдувают вдоль ее поверхности высокотемпературным газовым потоком до достижения в ней температуры, реализуемой в штатных условиях работы насадка, а с другой стороны пластину обдувают окислительной средой, например воздухом или смесью кислорода с инертным газом в требуемой пропорции.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the oxidation resistance of CCCM, including with a protective coating used in the nozzle of a liquid propellant rocket engine, including the manufacture of a sample, testing the sample by exposure to a high-temperature oxidizing gas medium, determining the entrainment of the composite material and coating, the sample is cut into in the form of a plate from the technological allowance of the nozzle, and the test is carried out in such a way that on one side the plate is blown along its surface temperature gas flow until it reaches a temperature that is realized under normal operating conditions of the nozzle, and on the other hand, the plate is blown by an oxidizing medium, for example air or a mixture of oxygen with an inert gas in the required proportion.
На фиг.1 представлено приспособление для испытания материала на окислительную стойкость.Figure 1 presents the device for testing the material for oxidative stability.
На фиг.2 представлен разрез по А-А на фиг.1.Figure 2 presents a section along aa in figure 1.
На фиг.3 представлен график изменения температуры при испытании образца в приспособлении для испытания материала на окислительную стойкость.Figure 3 presents a graph of the temperature during testing of the sample in the device for testing the material for oxidative stability.
На фиг.4 представлен график изменения температуры при испытании насадка в газодинамической трубе.Figure 4 presents a graph of temperature changes when testing the nozzle in a gas dynamic tube.
Способ осуществляется следующим образом. Из технологического припуска насадка вырезают образец 1 в виде пластины. Помещают образец 1 в камеру 2 приспособления для испытания материала на окислительную стойкость 3, изготовленного из огнеупорного материала, разделяя при этом камеру 2 на два канала (нижний 4 и верхний 5). В нижний канал 4 с помощью газовой горелки 6 подается поток горячего газа через сопло конусной формы 7. В верхнем канале 5 через отверстие 8, открытое в крышке 9 приспособления 3, к поверхности образца 1 дополнительно подается воздух или смесь кислорода с инертным газом в требуемой пропорции. Там же устанавливаются термообразователи 10 для контроля температуры поверхности образца 1. Таким образом, реализуются штатные условия работы насадка, при которых одну сторону обдувает высокотемпературный газовый поток, другую - окислительная среда. Определяют характер и величину уноса защитного покрытия и композиционного материала.The method is as follows. From technological allowance nozzle cut out sample 1 in the form of a plate. The sample 1 is placed in the
Пример.Example.
Образец из УУКМ размером 25х4х80 мм был помещен в рабочую камеру, в которой на одну поверхность образца воздействовали газовым потоком, создаваемым с помощью газовой горелки с рабочей смесью, состоящей из кислорода (расход Q=7,5 л/мин, давление Р=5 атм) и ацетилена (Q=18,5 л/мин, Р=1 атм), а на другую поверхность осуществлялась подача воздуха за счет естественной тяги. Образец нагрели со скоростью 60°/мин до 1150°С и выдержали при температуре выше 1000°С в течение 600 сек. Сравнение графиков изменения температуры образца в приспособлении и изменения температуры полноразмерного насадка при испытании в газовой динамической трубе показало их идентичность (см. графики на фиг.3 и фиг.4). Характер уноса материала образца также близок к характеру уноса материала насадка.A sample of UUKM 25x4x480 mm in size was placed in a working chamber in which one surface of the sample was exposed to a gas stream created using a gas burner with a working mixture consisting of oxygen (flow rate Q = 7.5 l / min, pressure P = 5 atm ) and acetylene (Q = 18.5 l / min, P = 1 atm), and air was supplied to the other surface due to natural draft. The sample was heated at a speed of 60 ° / min to 1150 ° C and kept at a temperature above 1000 ° C for 600 sec. A comparison of the graphs of the temperature change of the sample in the device and the temperature of the full-sized nozzle when tested in a gas dynamic tube showed their identity (see the graphs in figure 3 and figure 4). The nature of the ablation of the material of the sample is also close to the nature of the ablation of the material of the nozzle.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемый способ с допустимой долей приближения моделирует условия воздействия газового потока на натурный насадок и позволяет с минимальными затратами проводить работы по выбору материалов и защитных покрытий для насадков сопловых блоков ЖРД.The results obtained indicate that the proposed method with an acceptable approximation fraction simulates the conditions of the gas flow effect on the full-scale nozzles and allows, at minimum costs, to carry out work on the selection of materials and protective coatings for nozzles of the LPRE nozzle blocks.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007131680/06A RU2347933C1 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007131680/06A RU2347933C1 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2347933C1 true RU2347933C1 (en) | 2009-02-27 |
Family
ID=40529889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007131680/06A RU2347933C1 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347933C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529749C1 (en) * | 2013-07-17 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Apparatus for determining oxidation resistance of carbon-carbon composite material |
-
2007
- 2007-08-20 RU RU2007131680/06A patent/RU2347933C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529749C1 (en) * | 2013-07-17 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Apparatus for determining oxidation resistance of carbon-carbon composite material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Characteristics and formation mechanism of compact/porous structures in char layers of EPDM insulation materials | |
| CN105258116B (en) | Suitable for the taper flame burner and its method of Study of Liquid fuel combustion characteristics | |
| CN106093285A (en) | A kind of multicomponent gas diffusion combustion and combustion monitoring device | |
| dos Santos e Lucato et al. | A method for assessing reactions of water vapor with materials in high‐speed, high‐temperature flow | |
| RU2347933C1 (en) | Method of determining anti-oxidant properties of carbon-carbonaceous composite material | |
| CN112945566B (en) | Simulation structure, test platform and test method of gas distribution type annular combustion chamber | |
| RU149566U1 (en) | DEVICE FOR GAS-DYNAMIC TESTS | |
| JP2007500791A (en) | Method for shielding effluent in a spraying device | |
| CN111443158A (en) | Metal powder ignition combustion test device in high-temperature gas | |
| Schulte et al. | Temperature and concentration measurements in a solid fuel ramjet combustion chamber | |
| WO2015174459A1 (en) | Combustion experiment device | |
| JP4007610B2 (en) | Corrosion thinning test apparatus and corrosion thinning test method | |
| Wei et al. | Degradation of CVD-SiC coated C/SiC composites exposed to the monopropellant combustion products based on Hydroxylammonium nitrate (HAN) | |
| CN104213066B (en) | The method controlling the oxidizable coating of atmosphere plasma spraying under air open environment | |
| Evans et al. | Nozzle throat erosion characterization study using a solid-propellant rocket motor simulator | |
| RU2610329C1 (en) | Method to test high speed aircraft | |
| Schmidt-Wimmer et al. | Evaluation of ultra high temperature ceramics and coating-systems for their application in orbital and air-breathing propulsion | |
| Newman | Oxidation-resistant high-temperature materials | |
| US20110136068A1 (en) | Device for continuously preheating a mixture of burnable gas, more particularly natural gas and oxygen | |
| CN211650223U (en) | Multipurpose air injection system capable of generating speed and temperature controllable air flow | |
| Mechentel et al. | Hybrid propulsion in-situ resource utilization test facility results for performance characterization | |
| RU2609819C1 (en) | High temperature gasdynamic tester for turbomachinery flow elements | |
| CN103163179A (en) | Alternative purging-type double-tube ignition device for determining flammability of polytropic combustible gas | |
| RU2529749C1 (en) | Apparatus for determining oxidation resistance of carbon-carbon composite material | |
| Marchan et al. | 3D printed acoustic igniter of oxygen-kerosene mixtures for aerospace applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100821 |