随着火箭炮武器系统性能的提高,定向管的烧蚀问题日益严重,影响火箭炮武器系统的射击精度。本文以定向管基体材料环氧树脂作为研究对象,研究其在气动热作用下的烧蚀特性,了解定向管的烧蚀机理。环氧树脂在烧蚀过程中会出现明显的分层现象,分别为烧蚀层、碳化层、热解层和原始层。随着材料温度的升高,环氧树脂会首先受热分解并产生热解气体,热解气体通过多孔碳化层引射到气体边界层,烧蚀壁面会出现后退现象等。材料表面及内部在表面烧蚀和体积烧蚀的耦合作用下会发生复杂的热量传递和质量动量交换。环氧树脂在气动加热条件下的烧蚀机理从能量转化和质量转化两个方面进行分析,随后建立宏观材料包括热分解和热阻塞效应等因素的数学模型。基于傅里叶定律建立控制体的热响应模型;通过阿伦尼乌斯公式建立热解动力学模型;基于达西定律建立热解气体在多孔碳中的流动模型。随后基于数学模型进行有限元模拟分析,将环氧树脂在气动加热过程中的模拟结果与基于有限差分法对热性能进行非线性分析的结果进行对比,验证数学模型的可行性。随后分析了化学动力学、外部热通量、材料厚度以及加热时间对碳化型热防护材料烧蚀特性的影响。通过添加烧蚀涂层增加定向管的防护性能,主要考虑涂层在高温燃气作用下的氧化及挥发机理,进一步为定向管材料的选取和设计提供理论依据。