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有机硅树脂涂层织物因质轻、柔软,具有良好的烧蚀防热性能,在航天飞行器的热防护系统中有重要应用。为预测涂层碳纤维织物在高温热流下的隔热性能,建立其传热数值模型,利用石英灯烧蚀试验对该模型进行验证,并用该模型揭示结构参数对涂层织物隔热性能的影响规律,获得了较优参数,得到主要结论有:
(1)涂层碳纤维织物在0~135s烧蚀过程中,模拟背温与试验背温的平均相对误差为9.47%,即建立的传热数值模型能反映其传热过程。
(2)涂层碳纤维织物在涂层厚度不变,总厚度随织物厚度变化而变化的情况如下:当织物密度和纱线细度不变时,不同组织涂层织物的隔热性能由高到低为:5/3缎纹>3/3斜纹>2/1斜纹>平纹;当碳纤维细度由3K增加到12K时,涂层碳纤维织物背温逐渐降低52℃,隔热性能增强;碳纤维织物经纬密由40根/10cm增加到70根/10cm时,背温降低31℃,涂层碳纤维织物隔热性能逐渐增强。
(3)涂层玻璃纤维织物在涂层厚度不变,总厚度随织物厚度变化而变化的情况如下:当织物密度和纱线细度不变时,不同组织的涂层织物的隔热性能由高到低为:5/3缎纹>3/3斜纹>2/1斜纹>平纹;当织物组织、纱线细度不变时,玻璃纤维织物纬密为100根/10cm,经密由100根/10cm增加到180根/10cm时,涂层玻璃纤维织物背温由601℃降低到553℃;玻璃纤维织物经密为120根/10cm,纬密由100根/10cm逐渐增加到160根/10cm时,涂层玻璃纤维织物背温由574℃逐渐降低至555℃,隔热性能逐渐增强;当细度从129tex增加到280tex时,涂层织物的背温降低了63℃,即细度为280tex织物隔热性能较好。涂层织物线密度与涂层织物的背温的回归方程为:y=665.63886-0.39418x。
(4)涂层碳纤维织物、涂层玻璃纤维织物在涂层织物总厚度不变的情况下,当织物密度和纱线细度不变时,不同组织的背温由低到高为:平纹<2/1斜纹<3/3斜纹<5/3缎纹。当涂层碳纤维织物、涂层玻璃纤维织物的密度或细度变化时,织物的厚度较小,隔热性能较好。
(1)涂层碳纤维织物在0~135s烧蚀过程中,模拟背温与试验背温的平均相对误差为9.47%,即建立的传热数值模型能反映其传热过程。
(2)涂层碳纤维织物在涂层厚度不变,总厚度随织物厚度变化而变化的情况如下:当织物密度和纱线细度不变时,不同组织涂层织物的隔热性能由高到低为:5/3缎纹>3/3斜纹>2/1斜纹>平纹;当碳纤维细度由3K增加到12K时,涂层碳纤维织物背温逐渐降低52℃,隔热性能增强;碳纤维织物经纬密由40根/10cm增加到70根/10cm时,背温降低31℃,涂层碳纤维织物隔热性能逐渐增强。
(3)涂层玻璃纤维织物在涂层厚度不变,总厚度随织物厚度变化而变化的情况如下:当织物密度和纱线细度不变时,不同组织的涂层织物的隔热性能由高到低为:5/3缎纹>3/3斜纹>2/1斜纹>平纹;当织物组织、纱线细度不变时,玻璃纤维织物纬密为100根/10cm,经密由100根/10cm增加到180根/10cm时,涂层玻璃纤维织物背温由601℃降低到553℃;玻璃纤维织物经密为120根/10cm,纬密由100根/10cm逐渐增加到160根/10cm时,涂层玻璃纤维织物背温由574℃逐渐降低至555℃,隔热性能逐渐增强;当细度从129tex增加到280tex时,涂层织物的背温降低了63℃,即细度为280tex织物隔热性能较好。涂层织物线密度与涂层织物的背温的回归方程为:y=665.63886-0.39418x。
(4)涂层碳纤维织物、涂层玻璃纤维织物在涂层织物总厚度不变的情况下,当织物密度和纱线细度不变时,不同组织的背温由低到高为:平纹<2/1斜纹<3/3斜纹<5/3缎纹。当涂层碳纤维织物、涂层玻璃纤维织物的密度或细度变化时,织物的厚度较小,隔热性能较好。