固体火箭发动机的燃烧室内壁通常贴有一定厚度的绝热层。其功能是对燃烧室壳体起隔热作用,防止壳体在高温燃气作用下因温度过高而失强或被烧穿,柔性绝热层对壳体黏结药柱还有一定的应力缓冲作用。前、后封头与后简体部位的绝热层常采取人工脱粘结构,以改进药柱结构完整性。端面燃烧和内孔燃烧的自由装填式药柱,其外侧包覆也需用绝热层。绝热层的性能要求:
1.隔热性能
绝热层应有优异的隔热性能,为此,要求绝热层及其炭化层具有低导热系数、高比热、高热解温度和吸热效应。
2.耐烧蚀性能
绝热层应在高温、高速燃气灼烧和冲刷下具有良好的耐烧蚀性和抗冲刷性。其衡量标准是在规定的热通量和气流速度下,绝热层的线烧蚀率满足设计指标。低烧蚀率绝热层要求其在高温燃气作用下能形成质地致密、强度较高削炭化层。
3.力学性能
浇注形式装药结构的绝热层,其模量或硬度直接影响界面的正应力和剪应力,柔性绝热层能减小界面剪应力和径向拉应力以及药柱内孔的周向拉应力。故这类绝热层应具有低模量、高延伸率、低玻璃化温度和较高的强度/模量比。而自由装填式装药结构的壳体内绝热层若与壳体黏结,则要求高模量和高抗压强度。如绝热层制成套筒不与壳体黏结,则不仅要有高抗拉强度,而且应有较高延伸率和低玻璃化温度。
4.黏结性能
绝热层与壳体,绝热层与衬层(药柱)之间必须具有良好的化学相容性和规定的黏结强度,而且这种界面的良好黏结应能承受长期贮存和各种使用环境的考验而不被破坏。这是保证药柱结构完整性或固体火箭发动机工作可靠性极为重要的条件,也是决定固体火箭发动机服役寿命的重要因素之一。
5.密度
为了减少固体火箭发动机的消极质量,提高质量比,绝热层的密度越低越好。
6.发烟量
采用微烟推进剂的固体火箭发动机,其绝热层的热解和燃烧产物应尽量减少其烟雾量,以降低对微波、红外信号的衰减效应和可见烟雾度。