CN105965866A - 发动机壳体及喷管一体成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机壳体及喷管一体成型方法,是将喷管与发动机壳体快捷高效合为一个整体的过程,所述发动机壳体包括发动机壳体主体部分及连接在发动机壳体主体部分前端的前封头,取消了现有技术中发动机壳体与喷管单独成型后再用金属连接的结构,而是将喷管与发动机壳体后接头合为一体,在喷管装配到位后,与发动机壳体一并缠绕成型,用缠绕层代替了原有的喷管金属壳体,去除了发动机壳体后接头、喷管金属壳体和连接件等部件,能有效提高发动机质量比;另外,本发明的一体成型方法简单、周期短且价格低廉,尤其适用于纤维缠绕的发动机壳体。
Description
技术领域
本发明属于火箭发动机壳体成型技术领域,具体涉及一种发动机壳体及喷管一体成型方法。
背景技术
研制高质量比固体发动机是固体推进技术的发展目标。火箭发动机的消极质量会降低火箭的运载能力,越往上面级,这种影响越大。
纤维缠绕发动机壳体可有效降低发动机壳体的消极重量,是未来发动机的主要发展方向。但常规的纤维缠绕发动机壳体通常还要通过缠绕壳体后封头与喷管上的金属法兰连接,消极重量仍然较大。
发明内容
本发明的目的就是要针对传统加工方法的不足,提供一种能有效提高发动机质量比的发动机壳体及喷管一体成型方法。
为实现上述目的,本发明所设计的发动机壳体及喷管一体成型方法,是将喷管与发动机壳体快捷高效合为一个整体的过程,所述发动机壳体包括发动机壳体主体部分及连接在发动机壳体主体部分前端的前封头,该方法包括如下步骤:
1)分别成型喷管、前封头及芯模,其中:芯模的形状与发动机壳体内型面一致;
2)将芯模套装在芯棒上后,芯棒的前轴穿过前封头使前封头套装在芯模的前端并固定;
3)在前封头以外的芯模外表面进行贴片,且芯模外表面后端的贴片延伸至芯棒后端与芯棒后轴之间的渐缩段,其中:贴片的材质与前封头橡胶外层的材质相同;
4)贴片完成后,芯棒后轴穿过喷管,使喷管连接端的端面与芯模后端的贴片和渐缩段的贴片均相贴合,并将喷管固定;
5)安装完喷管之后,采用双曲线纵向缠绕与环向缠绕相结合的方式对前封头外表面、与喷管连接端端面相贴合贴片以外的贴片及喷管外表面进行一体化缠绕,然后固化、脱模,形成发动机壳体及喷管一体化结构。
进一步地,所述步骤1)中,喷管包括喉衬和背衬,所述喉衬采用的材料为C/C复合材料,所述背衬采用的材料为高硅氧玻璃/酚醛防热复合材料。
进一步地,所述步骤1)中,前封头包括铝合金内层及三元乙丙橡胶外层。
进一步地,所述步骤1)中,芯模采用的是水溶性芯模。
进一步地,所述步骤2)中,前封头的前端通过螺栓与封头安装座相连,所述封头安装座固定在芯棒的前轴上。
进一步地,所述步骤4)中,喷管的喷口与支撑杆相连,所述支撑杆固定在芯棒的后轴上。
进一步地,所述步骤5)中双曲线纵向缠绕和环向缠绕所采用的材料均为纤维增强环氧树脂。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:本发明的发动机壳体与喷管一体化缠绕成型技术,取消了现有技术中发动机壳体与喷管单独成型后再用金属连接的结构,而是将喷管与发动机壳体后接头合为一体,在喷管装配到位后,与发动机壳体一并缠绕成型,用缠绕层代替了原有的喷管金属壳体,去除了发动机壳体后接头、喷管金属壳体和连接件等部件,能有效提高发动机质量比;另外,本发明的一体成型方法简单、周期短且价格低廉,尤其适用于纤维缠绕的发动机壳体。
附图说明
图1为本发明发动机壳体及喷管一体化结构的示意图;
图2为本发明发动机壳体及喷管一体成型方法的组装示意图。
其中:发动机壳体主体部分1、前封头2、喷管3、喉衬4、背衬5、芯模6、芯棒7、后轴8、前轴9、支撑杆10、封头安装座11、渐缩段12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,便于更清楚地了解本发明,但它们不对本发明构成限定。
如图1所示,发动机壳体及喷管一体化结构包括喷管3和发动机壳体,发动机壳体包括发动机壳体主体部分1及连接在发动机壳体主体部分1前端的前封头2,某型号发动机壳体及喷管一体化结构参数如表1,
具体参数如表1:
表1
结合图2所示,具体成型工艺过程如下:
1)分别成型喷管3、前封头2及芯模6,其中:芯模6的形状与发动机壳体内型面一致。
本实施例中喷管3包括喉衬4和背衬5,喉衬4采用的材料为C/C复合材料,背衬5采用的材料为高硅氧玻璃/酚醛防热复合材料,喉衬4和背衬5分别机加后套装形成喷管3;前封头2包括铝合金内层及三元乙丙橡胶外层,且铝合金与三元乙丙模压成型;芯模6采用的是水溶性芯模6,用水冲洗即可将芯模脱出。
2)将芯模6套装在芯棒7上后,芯棒7的前轴穿过前封头2使前封头2套装在芯模6的前端,前封头2的前端通过螺栓与封头安装座11相连,封头安装座11固定在芯棒7的前轴9上。
3)在前封头2以外的芯模6外表面进行贴片,且芯模6外表面后端的贴片延伸至芯棒7后端与芯棒后轴8之间的渐缩段12,其中:贴片的材质与前封头橡胶外层的材质相同,即三元乙丙绝热层。
4)贴片完成后,芯棒7后轴8穿过喷管3,使喷管3连接端的端面与芯模6后端的贴片和渐缩段12的贴片均相贴合,喷管3的喷口与支撑杆10相连,支撑杆10固定在芯棒7的后轴8上,从而将喷管3固定在芯棒7上。
5)安装完喷管3之后,然后将芯模整体吊装在缠绕机上,采用双曲线纵向缠绕与环向缠绕相结合的方式对前封头外表面、与喷管连接端端面相贴合贴片以外的贴片及喷管外表面进行一体化缠绕,即用T700碳纤维增强环氧树脂先5个双曲线纵向缠绕,再10个环向缠绕,当然也可以双曲线纵向缠绕和环向缠绕交替进行。
6)根据本实施例中采用T700碳纤维增强环氧树脂固化制度,将发动机壳体及喷管一体吊装至烘箱内,通过程序升温的固化制度进行固化,程序升温的温度和时间为:90℃维持三小时、110℃维持三小时、150℃维持八小时。
7)本实施例中芯模采用的是水溶性芯模,脱模时采用80℃水冲洗即可将芯模脱出,得到发动机壳体及喷管一体化结构。
本实施例中取消了现有技术中发动机壳体与喷管单独成型后再用金属连接的结构,而是将喷管与发动机壳体后接头合为一体,在喷管装配到位后,与发动机壳体一并缠绕成型,用缠绕层代替了原有的喷管金属壳体,去除了发动机壳体后接头、喷管金属壳体和连接件等部件,能有效提高发动机质量比。
Claims (7)
1.一种发动机壳体及喷管一体成型方法,是将喷管(3)与发动机壳体快捷高效合为一个整体的过程,所述发动机壳体包括发动机壳体主体部分(1)及连接在发动机壳体主体部分(1)前端的前封头(2),其特征在于:该方法包括如下步骤:
1)分别成型喷管(3)、前封头(2)及芯模(6),其中:芯模(6)的形状与发动机壳体内型面一致;
2)将芯模(6)套装在芯棒(7)上后,芯棒(7)的前轴(9)穿过前封头(3)使前封头(3)套装在芯模(6)的前端并固定;
3)在前封头(3)以外的芯模(6)外表面进行贴片,且芯模(6)外表面后端的贴片延伸至芯棒(7)后端与芯棒后轴(8)之间的渐缩段(12),其中:贴片的材质与前封头橡胶外层的材质相同;
4)贴片完成后,芯棒(7)后轴(8)穿过喷管(3),使喷管(3)连接端的端面与芯模(6)后端的贴片和渐缩段(12)的贴片均相贴合,并将喷管(3)固定;
5)安装完喷管(3)之后,采用双曲线纵向缠绕与环向缠绕相结合的方式对前封头(2)外表面、与喷管(3)连接端端面相贴合贴片以外的贴片及喷管(3)外表面进行一体化缠绕,然后固化、脱模,形成发动机壳体及喷管一体化结构。
2.根据权利要求1所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤1)中,喷管(3)包括喉衬(4)和背衬(5),所述喉衬(4)采用的材料为C/C复合材料,所述背衬(5)采用的材料为高硅氧玻璃/酚醛防热复合材料。
3.根据权利要求1所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤1)中,前封头(2)包括铝合金内层及三元乙丙橡胶外层。
4.根据权利要求1所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤1)中,芯模(6)采用的是水溶性芯模(6)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤2)中,前封头(2)的前端通过螺栓与封头安装座(11)相连,所述封头安装座(11)固定在芯棒(7)的前轴(9)上。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤4)中,喷管(3)的喷口与支撑杆(10)相连,所述支撑杆(10)固定在芯棒(7)的后轴(8)上。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的发动机壳体及喷管一体成型方法,其特征在于:所述步骤5)中双曲线纵向缠绕和环向缠绕所采用的材料均为纤维增强环氧树脂。
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