[发明专利]一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置，包括送进导轨和双联水冷送进支架。双联水冷送进支架通过转接段与送进导轨连接，双联水冷送进支架在电信号驱动下沿送进导轨移动；双联水冷送进支架上设置有两个连通的空腔，空腔周边设置有水冷槽，与外部冷却水连接，用于通过不断循环的冷却水为空腔降温。两个空腔分别用于放置原始树脂基复合材料和经过碳化的树脂基复合材料。本发明同时公开了利用该装置的引射因子测试方法。本发明解决了长航时、中低热流密度条件下树脂基材料热解引射表征分析的难题，为长时间飞行条件下飞行器防隔热设计提供了有效支撑。

技术领域

本发明涉及一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置及方法，属于树脂基材料测量领域。

背景技术

对于长时、中低热流密度、低压/中焓的热环境特点，树脂基复合材料表面温度大部分时间低于SiO₂的融化温度，其传统应用上的依靠熔融蒸发带走热量的机制不再是主要的防热机制，树脂分解吸热、热解气体引射降温和防热材料本身隔热成为主导因素。材料热解，释放出热解气体，向边界层引射热解气体，使边界层增厚，削弱高温气体对材料的传热，起到了“热阻”的作用，即产生所谓的“引射效应”，准确评估引射效应对于热环境精确预示、防隔热精细化设计意义重大。

目前还没有引射效应的实验测量方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置及方法，解决长航时、中低热流密度条件下树脂基材料热解引射表征分析的难题，为长时间飞行条件下飞行器防隔热设计提供有效支撑。

本发明的技术解决方案是：

一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置，包括送进导轨和双联水冷送进支架；

双联水冷送进支架通过转接段与送进导轨连接，双联水冷送进支架在电信号驱动下沿送进导轨移动；双联水冷送进支架上设置有两个连通的空腔，空腔周边设置有水冷槽，与外部冷却水连接，用于通过不断循环的冷却水为空腔降温。

利用一种树脂基复合材料热解引射因子测试装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：完成测试前的准备工作；

步骤二、选取第一试验件和第二试验件两个试验件，其中第一试验件和第二试验件原始材料为同一种材料，且第一试验件为原始树脂基复合材料，第二试验件为经过碳化的树脂基复合材料；在第一试验件和第二试验件的相同位置处放置相同的热流传感器；

步骤三、在双联水冷送进支架的靠近风洞的空腔中放入第一试验件，在另一个空腔中放入第二试验件；

步骤四、对风洞进行抽真空；

步骤五、为双联水冷送进支架加电，双联水冷送进支架在电信号作用下沿送进导轨移动，直到第一试验件位于风洞出口处，双联水冷送进支架停止移动，启动风洞，对第一试验件进行加热，加热时间t₁，采集设备采集第一试验件上热流传感器的数据；

步骤六、双联水冷送进支架继续向前移动，直到第二试验件位于风洞出口处，双联水冷送进支架停止移动，风洞对第二试验件进行加热，加热时间t₂，采集设备采集第二试验件上热流传感器的数据；

步骤七、关闭风洞；

步骤八、对第一试验件上热流传感器的数据进行处理，得到有气体引射时第一试验件的壁面热流密度q_w，对第二试验件上热流传感器的数据进行处理，得到无气体引射时第二试验件的壁面热流密度q₀，利用θ＝q_w/q₀计算引射因子θ。

所述步骤一中测试前的准备工作如下：