本发明涉及一种复合绝热层，适用于固冲、液冲的超燃冲压发动机。
背景技术：
冲压发动机补燃室的热防护是冲压发动机的关键技术之一。绝热层的主要作用是抵挡高温燃气长时间的冲蚀，对发动机壳体进行热防护。热防护绝热层材料可分为弹性和刚性两类。刚性热防护绝热层材料具有优异的耐烧蚀抗冲刷性能，如碳碳复合材料、以酚醛树脂为基体的复合材料等，但由于延伸率很低，不能适应发动机壳体工作时的大应变，现在发动机热防护绝热层一般采用弹性热防护材料。弹性绝热层材料基体发展经历了丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等阶段，当前国际上广泛采用三元乙丙橡胶，其密度低、隔热性好、力学性能优良。但由于三元乙丙橡胶耐氧化性能较差，高温下平均烧蚀失重较大，形成的碳层不够致密，不能满足固体火箭发动机向更高温度和压强发展的需求。硅橡胶绝热层材料具有耐热、阻燃性能好、抗氧化性能好、通用性强等优点，是目前发动机绝热层的主要基体材料。
在液体冲压发动机工作过程中，气流速度高、流量大，尤其在进气口处漩流、涡流现象严重，对绝热层烧蚀、冲刷非常厉害，现有的高性能硅橡胶绝热层在发动机工作过程中局部壁温上升较快，迫使发动机未到设计工作时间而停车，随着火箭、导弹技术的发展，对绝热层提出了愈来愈高的要求，单一的弹性热防护材料已无法满足热防护要求。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合绝热层，具有较低的密度和导热，优异的耐烧蚀、抗冲刷性能，制造工艺简单、周期短。
本发明提供的发动机绝热层由硅橡胶绝热层和陶瓷先驱体材料两部分组成，硅橡胶绝热层制好后，陶瓷先驱体材料喷涂其上，两者厚度比为10～15:1；
硅橡胶绝热层重量百分组成为：45％～50％加成型硅橡胶、25％～28％聚磷酸铵、13％～15％酚醛空心微球、1.5％～3％莫来石纤维、1.5％～3％短切芳纶纤维、8％～10％高硅氧纤维，其中短切芳纶纤维长5-7mm，高硅氧纤维长7-8mm。
本发明的优选方案，硅橡胶绝热层重量百分组成为：45.5％加成型硅橡胶、27.3％聚磷酸铵、13.6％酚醛空心微球、2.3％莫来石纤维、2.3％短切芳纶纤维、9.1％高硅氧纤维。
绝热层制备步骤：
1、硅橡胶绝热层制备:
1)液体加成型硅橡胶中的a组分与聚磷酸铵、酚醛空心微球预混成均匀液态胶料；
2)将莫来石纤维、短切芳纶纤维、短切高硅氧纤维分散均匀；
3)将上两步得到的物料混合均匀，形成预混绝热层胶料。使用时称取预混绝热层胶料，计算其中液体加成型硅橡胶a组分的量，加入与a组分等量的液体加成型硅橡胶b组分，搅拌均匀配制成绝热层胶料，固化、退模，即完成硅橡胶的制备；
4)将硅橡胶绝热层车加工至指定尺寸。
2、陶瓷先驱体层制备:
1)将车加工好的硅橡胶绝热层表面用溶剂清理干净，室温晾干；
2)陶瓷先驱体材料溶解于丙酮溶剂，质量浓度15％-20％，喷涂于硅橡胶绝热层表面，喷涂厚度与硅橡胶绝热层厚度比为1:10～15；
3)将喷涂好的试验件置于150-180℃烘箱中烘烤2-6h，自然冷却，即完成了陶瓷先驱体层的制备。
具体实施方式
实施例1
本发明的优点：1)本发明的硅橡胶绝热层材料层具有较低的密度和导热，有效降低发动机消极重量；2)复合的陶瓷先驱体层具有优异的耐烧蚀、抗冲刷性能，弥补了硅橡胶层在恶劣流场环境中耐烧蚀、抗冲刷能力的不足；3)该发明操作工艺简单，成本低、周期短。
下面通过实施例对本发明做进一步的解释说明。
本发明所用主要原材料：加成型硅橡胶分为a组分和b组分，购于深圳市红叶集团公司；酚醛微球购于西安太航阻火聚合物研究有限公司；聚磷酸铵购于山东昶胜阻燃材料有限公司，陶瓷先驱体购于中国科学研究院北京化学研究所。莫来石纤维购于佛山市圣原耐火保温材料有限公司；短切芳纶纤维购于内蒙古航天新材料科技有限公司；高硅氧纤维购于陕西华特新材料股份有限公司。
绝热层拉伸强度测试执行标准gb/t528-1998，绝热层与发动机壳体粘接强度测试执行标准gb/t13936-1992，绝热层材料密度测试执行标准gjb770b-2005401.2，氧乙炔线烧蚀率gjb323a-1996，绝热层导热率测试采用kt-6俄罗斯新西伯利亚计量院导热系数测定仪，比较法。
本实施例中硅橡胶绝热层厚度11mm，重量百分组成：45.5％加成型硅橡胶、27.3％聚磷酸铵、13.5％酚醛空心微球、2.3％莫来石纤维、2.3％短切芳纶纤维(5-7mm)、9.1％高硅氧纤维(7-8mm)。
1、绝热层制备
绝热层制备工艺简单、周期短，自动化胶料分散及成型系统可在两小时内完成一台足尺寸发动机绝热层预成型，与目前冲压发动机所采用的硬质热防护材料预成型(周期一个月)相比，大幅度提高了生产效率。
1.1、绝热层胶料制备
将液体加成型硅橡胶a组分、聚磷酸铵、酚醛空心微球预混均匀，将莫来石纤维、短切芳纶纤维、短切高硅氧纤维分散均匀。将两步所得料混合，搅拌均匀，形成预混绝热层胶料，置于密封容器中备用。
1.2、绝热层成型
硅橡胶绝热层成型
按需称取预混绝热层胶料，计算胶料中液体加成型硅橡胶a组份的量，加入相应重量的b组份，混合均匀，按试验件形状加热固化后，自然冷却至室温退模。
陶瓷先驱体层成型
1)将硅橡胶绝热层车加工至设计尺寸，表面用溶剂清理干净，室温晾干；
2)陶瓷先驱体材料与丙酮溶剂按质量比1:5配制成均匀溶液，均匀喷涂于硅橡胶绝热层表面，厚度1mm；
3)将喷涂好的试验件置于150-180℃烘箱中烘烤2-6h，自然冷却，即完成陶瓷先驱体层的制备。
2、绝热层材料的性能测试
拉伸强度为6.2mpa，氧乙炔线烧蚀率为0.008mm/s，密度为1.19g/cm3，绝热层与发动机壳体材料粘接强度为2.35mpa，绝热层导热系数为0.12w/m.k。
3、发动机试验：
实验条件：温度1700℃左右,富氧度17％～18％,气流速度800mm/s，
本发明经液体冲压发动机试验，工作时间701秒，达到设计工作时间，绝热层残留壳体完整。
实施例2
参照如下重量百分组成实施：45.3％加成型硅橡胶、26.7％聚磷酸铵、13.8％酚醛空心微球、2.6％莫来石纤维、2.6％短切芳纶纤维(5-7mm)、9％高硅氧纤维(7-8mm)。
经测试，拉伸强度为5.9mpa，氧乙炔线烧蚀率为0.009mm/s，密度为1.21g/cm3，绝热层与发动机壳体材料粘接强度为2.13mpa，绝热层导热系数为0.14w/m.k。经液体冲压发动机试验，工作时间632秒，达到设计工作时间，绝热层残留壳体完整。