1. 研究目的与意义（文献综述）

碳/酚醛是优良的隔热、烧蚀防热材料，主要用于弹箭武器的喷管、发动机绝热衬里、燃气舵片等燃气烧蚀冲刷部件和前锥体、风帽等气动热防护部件，工作在高温、高压燃气/粒子流的复杂环境中，承受热/力偶合载荷作用。尤其是碳/酚醛复合材料，由于碳纤维在高温下不熔化、强度高、有效烧蚀焓大，具有石墨或碳/碳材料的某些烧蚀特性，可用于飞行器头部作再入防热材料，可使弹头在再入过程中保持较完整的气动外形，可兼具防热和结构的双重作用，较好地解决了高焓高热流环境下的热防护问题。与石墨或碳/碳复合材料相比，具有工艺流程简单、生产周期短、设备成本低、质量稳定、加工性能好等优点，具有着相当大的应用价值和研究意义，在发展国家航空航天事业中具有显著的作用。

碳/酚醛复合材料具有良好的隔热和防热性能,可用于飞行器头部或固体火箭发动机喷管等防热构件,对其热力学行为的研究是防热结构安全的保证。目前，国外碳(石墨)/酚醛复合材料主要应用情况：轨道助推器、北极星 a3 及潘兴第一级的收敛段和扩散段；凤凰导弹的扩张段前部；海神 c3 第一级扩散段、近喉入口段与喉衬；260sl - 3 喷管收敛段、扩张段前部与中部、潜入段前部及喉衬；航天飞机固体助推器的喷管扩张段；哥伦比亚号、大力神-4 、阿里安-3、-4 、-5 运载火箭固体助推器喷管；日本的 m-3g2火箭；m-v 火箭各级发动机的喷管；h-2 火箭固体助推器喷管等。国内的应用情况为：碳布/酚醛：密度 1.4-1.6g/cm3，质量烧蚀率0.247g/s，用于火箭发动机燃烧室绝热套、再入飞行器防热套，还可用于高达3000℃环境的短时防热；碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕： 固体火箭发动机喷管扩散段等。

国内外对碳/酚醛复合材料的研究内容主要包括：制备工艺、酚醛树脂改

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以酚醛树脂为基体，制备酚醛基复合材料烧蚀样品，通过预浸工艺进行制备；

材料表征：对酚醛基复合材料烧蚀样品，利用氧乙炔烧蚀机，sem，ansys等测试及模拟工具对其进行烧蚀实验。测量烧蚀表面和内部温度，通过光学显微镜及扫描电镜分析碳/酚醛复合材料的烧蚀形貌，并在测量结果、实验观察及显微分析的基础上，明确碳/酚醛材料的烧蚀性能，通过热分析技术进一步揭示了碳/酚醛复合材料的热解机理，确定了质量损失与温度的定性关系，讨论了不同升温速率对材料性能的影响。利用有限元软件 ansys 模拟碳/酚醛复合材料的烧蚀过程，建立了热解过程的物理-数学模型，计算材料表面及内部的温度场和热应力场。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成好英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器及设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-6周：按照设计方案，制备酚醛基复合材料烧蚀样品。

第7-10周：利用氧乙炔烧蚀机，sem，ansys等测试及模拟工具，计算恒定热流边界条件下材料的瞬态温度场和热应力场。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]钱元,周光明,贺卫东,陈海涛,王新峰. 整体顶破式复合材料发射箱盖及其制作方法[p]. 江苏：cn102313491a,2012-01-11.

[2]程兴华,李建林,杨涛,李理.非均匀正交各向异性端头帽热应力分析[j].固体火箭技术,2011,34(04):408-412 417.

[3]易法军,刘永清,翟鹏程,匡松年.碳/酚醛复合材料烧蚀过程热应力分析[j].哈尔滨工业大学学报,2008(07):1081-1084.