3.10　主动冷却陶瓷基复合材料及其结构研究

超燃冲压发动机是近空间高超声速飞行器关键的部件，其燃烧温度高，压力大，持续时间长，并且对构件尺寸要求严格，不能产生烧蚀，传统材料无法满足这些要求。主动冷却C/SiC材料具有良好的高温热学和力学性能，在高温下可满足非烧蚀要求，是最具发展潜力的超燃冲压发动机燃烧室热防护材料。本项目针对C/SiC主动冷却内防护材料体系筛选、材料改性、预制体结构优化、连接方式与工艺以及冷却结构的制备与仿真开展研究，旨在探索解决超燃冲压发动机的内防热问题，推动我国超燃冲压发动机的研制工作。与此同时，还进一步完善了C/SiC复合材料数据库，提高C/SiC复合材料的可设计性，研究成果可应用于火箭发动机、高温燃气发动机的设计。本项目主要得到以下结论。

①创新C/SiC主动冷却材料体系。通过材料改性，将C/SiC使用温度提高350℃；优化预制体结构，提高C/SiC适用性，为主动冷却构型设计提供材料体系和约束条件。

②确定C/SiC钎焊的材料工艺体系。研究了C/SiC与金属间的钎焊，确定了钎焊层的结构和作用。在此基础之上，继续开展C/SiC与C/SiC之间的钎焊研究，创新钎焊材料组分，形成钎焊工艺体系，在C/SiC构型制造中获得应用。

③设计制造四种C/SiC主动冷却构型。在国内率先设计并制造了四种C/SiC主动冷却结构，包括钎焊构型、铆焊构型、复合构型和组合构型。

④针对上述四种构型，开展了实验验证和仿真研究。以实验验证了C/SiC主动冷却构型效果，为构型优化提供参考。