輕質鈦合金噴管在氫氧發動機上的應用研究

許曉勇，趙世紅，王　召

（北京航天動力研究所，北京100076）

輕質鈦合金噴管在氫氧發動機上的應用研究

許曉勇，趙世紅，王召

（北京航天動力研究所，北京100076）

為降低發動機質量，提高其推重比，將輕質高溫鈦合金TA15用于液氫液氧發動機推力室噴管，模擬了全尺寸再生冷卻鈦合金噴管的工作特性，設計了TA15鈦合金銑槽式再生冷卻縮尺噴管，采用擴散焊工藝生產了縮尺噴管試驗件，成功進行了熱試驗。試驗結果表明鈦合金氫再生冷卻縮尺噴管在高溫富氫燃氣環境下能夠短時間安全穩定工作，傳熱可靠，最高氣壁溫達1 017 K，冷卻通道流阻及氫溫升實測值與計算結果基本一致。最后簡要介紹了鈦合金的氫脆特性。

液氫液氧發動機；推力室；鈦合金噴管；再生冷卻

0　引言

降低發動機結構質量，提高發動機推重比，可以有效提高火箭的運載能力，具有重大意義[1]。與國外相比，我國目前的液氫液氧發動機推重比明顯偏小，如某型號發動機推重比約53，而歐美同樣為發生器循環的HM-60發動機和J-2發動機推重比分別達到68和66。

鈦合金密度低、比強度高、耐蝕、可焊接，在航空航天得到了廣泛應用[2]。高溫鈦合金作為其中一個重要分類，可長期工作于573-873 K的高溫條件下，具有良好的高溫蠕變抗力、疲勞強度、持久強度和組織穩定性。航空發動機的高溫組件如高壓壓氣機葉片、渦輪盤、加力燃燒室筒體以及尾噴管等大量采用了高溫鈦合金，大幅度提高了航空發動機的推重比[3]。

大中……