一种新涂层让飞行器“心脏”延寿4个多小时
发布时间 : 2016-08-30 来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心
近日，中国运载火箭技术研究院（简称“火箭院”）703所成功研制出轨姿控发动机推力室用硅化钼复合梯度涂层。这是国内首次研发并使用高性能硅化钼涂层，这个新涂层的使用将飞行器的“心脏”——轨姿控发动机的工作寿命提高了一半以上，超过国际同类发动机水平。
最高工作温度基本可熔化纯铁
轨姿控发动机是现代飞行器的重要组成部分，具有比冲高、寿命长、脉冲重复性能好的优点，其推力室段壁面温度通常高于1000℃。该技术的项目负责人李海庆告诉记者，推力室表面通常涂覆高温抗氧化涂层对其进行防护，就如同穿了一件“防护衣”。一般抗氧化涂层难以满足推力室的防护需求。随着发动机性能的不断提高，推力室材料及“防护衣”的材料也向着更耐高温的方向不断发展。
李海庆说：“发动机工作温度的提高有助于提升发动机的比冲和工作寿命等性能，以前发动机的最高工作温度是1400℃，使用这种涂层，发动机最高工作温度可提升至1500℃—1600℃，这种温度几乎可以使一块纯铁熔化，这也是国际同类硅化物涂层可达到的最高温度。最高工作温度的提高还提高了发动机的比冲，这使飞行器使用燃料的效率更高，也就是说，在载重量相同的情况下，飞行器的比冲大就会让它所需的燃料减少。”
发动机寿命延长一半多
李海庆介绍说：“如今对飞行器在空中在轨时间的要求越来越长，因此对发动机的要求也越来越高。这种新涂层的优势主要有两点：除了提高发动机的最高工作温度，还可延长发动机的寿命。”
据了解，之前单台发动机的累计工作寿命不到7小时，使用703所研制的新涂层后，单台发动机累计工作寿命延长一半以上，超过11小时，这一时间打破了同类发动机10.8小时的国际水平。
应用前景广泛
703所研制的硅化钼复合梯度涂层制备工艺绿色环保，无有害物质释放问题，符合《国家制造2025》规划纲要提出的制造业高端化、绿色化发展思路。值得一提的是，生产高性能硅化钼涂层所采用的专用设备已全部实现国产化，完全摆脱了对进口设备的依赖，也就是说，我们能够完全独立自主地生产这种新涂层，为后续高温抗氧化涂层的研制提供了保障和基础。
李海庆说：“这种新涂层具有良好的工艺适应性，可以广泛应用于双组元液体火箭发动机上，为我国高性能轨姿控发动机的研制提供技术保障。”
据悉， 703所具有硅化钼复合梯度涂层完全的自主知识产权，现已申报发明专利7项，其中已授权3项，相关机理研究已在第64届国际宇航大会上进行了公开发表。