CN106704037B - 一种导弹发动机带止口锁底封头结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导弹发动机带止口锁底封头结构，所述带止口锁底封头结构由半球体和带止口锁底结构裙通过电子束焊焊接而成。在进行电子束焊接时，带止口锁底裙和半球体间不需要安装保护工装，二者之间的间隙理论上可以为0，可充分利用总体给出的外形结构尺寸同时结构重量增加较少，发动机结构更加紧凑；在前后裙间距严格控制的情况下，装药空间能够最大化，增加装药量，对提高发动机总冲，改善发动机性能效果明显；同时无需定制电子束焊保护工装，节约成本，简化了工艺过程，提高了焊接工序的效率和可靠性。

Description

一种导弹发动机带止口锁底封头结构

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机，具体一种导弹发动机带止口锁底封头结构。

背景技术

封头是导弹发动机燃烧室壳体中的重要部件之一，封头结构中的半球体承受推进剂燃烧产生的内压，裙用于舱段间连接或与其他部件的连接，要承受轴压、弯矩、剪切等多种载荷，受力情况比较复杂。因此要求封头结构中的半球体和裙要有较高的连接强度和刚度。

半球体和裙通常采用电子束焊或氩弧焊进行焊接，其焊缝是容易发生破坏的地方，由于封头受力复杂，所以对焊缝强度有较高的要求。电子束焊能量高，焊缝宽度小，热影响区小，焊接接头力学性能高，其焊接接头强度可与母材等强。因此采用电子束焊焊接的封头结构强度和刚度均能满足导弹发动机各种内压和外载的要求。

图1是常规发动机封头结构示意图，常规封头结构在进行电子束焊时，需要在裙和半球体之间加入保护工装，保护半球体不被电子束击伤。因此要求裙和半球体间的最小间隙大于3mm。在前后裙间距等轴向尺寸严格控制的情况下，裙和半球体间的间隙会减小装药量，影响发动机总冲，无法满足总体对发动机轴向尺寸和装药量的要求。此外，保护工装是由多段铜片分段组装而成，在电子束焊焊接过程中，焊接工装可能因移位而产生间隙，这样保护工装便不能发挥保护作用。由此可见，保护工装并非十分可靠。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供的一种导弹发动机带止口锁底封头结构，包括半球体和带止口锁底结构裙。所述带止口锁底结构裙在圆周方向有一圆环状止口锁底结构，带止口锁底结构裙与半球体通过电子束焊连接，止口锁底结构代替保护工装，从而保护半球体在电子束焊中不被电子束击伤，因此带止口锁底结构裙和半球体之间的间隙理论上可以为0。

进一步，所述带止口锁底结构裙材料为20CrMnTi，带止口锁底结构裙沿圆周方向有一段圆环状止口锁底结构，止口锁底长2mm，壁厚为1.5mm，止口锁底内径为Ф389.2mm，外径为Ф392.2mm。

进一步，所述半球体结构材料为30Cr3SiNiMoVA(Z)，半球体上有用于和裙进行电子束焊的台阶，半球体端面上有32个M10的螺纹孔，用于与尾管连接。

本发明由于采用带止口锁底封头结构，与常规发动机封头结构相比，其优点和有益效果是：

1)带止口锁底封头结构中带止口锁底结构裙与半球体轴向间隙理论上可为0，这样可充分利用总体的外形结构尺寸，使发动机结构更加紧凑；在前后裙间距严格控制的情况下，装药空间可以最大化，增加装药量，提高发动机总冲；提高发动机性能；

2)无需定制保护工装，节约成本；在确定自由装填装药结构形式的前提下，简化了工艺过程，提高了装配效率；

3)带止口锁底封头结构可靠性比保护工装高，能确保半球体在电子束焊中不被击伤。

附图说明

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行说明。

图1是常规导弹发动机封头结构的示意图；

图2为本发明实施提供的导弹发动机带止口锁底封头结构的示意图。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

如图2所示，是本发明提供的导弹发动机带止口锁底后封头结构的示意图。发动机燃烧室壳体后封头采用了带止口锁底封头结构形式，包括：后半球体1，带止口锁底结构后裙2。所述带止口锁底封头结构采用电子束焊连接，以保证封头结构有足够的强度和刚度。带止口锁底结构后裙2有一圆环状止口锁底，所述止口锁底用于保护半球体在电子束焊中不被电子束击伤，从而完成封头的焊接，以保证封头具有足够的强度和刚度。

所述后半球体1采用整体锻造的形式进行加工，后半球体整体锻造相比于分段冲压成型，刚度和强度更高，工艺性更好，整体锻造的后半球体在热处理和液压试验中的变形更小。同时在后半球体端面上有32个M10的螺纹孔，用于与尾管连接。

所述带止口锁底结构后裙2有一个圆环形止口锁底，它可以替代保护工装，保护后半球体在电子束焊中不被击伤，同时后裙端面有8个φ8.5的螺纹孔和一个φ8的销孔用于与舵机舱对接。

此外带止口锁底结构后裙和后半球体外径相同，带止口锁底结构后裙和后半球体均有用于进行电子束焊的台阶，台阶上用于焊接的直线段为5.6mm，电子束焊后焊缝深度应大于等于5.5mm，且止口锁底内表面不得焊透。带止口锁底结构后裙2止口锁底根部有过渡圆弧R0.3，使得二者之间有一定间隙，此间隙有利于在焊接过程中产生的金属蒸汽和杂质气体溢出，避免产生密集性气孔。

根据总体下达的机械接口协调和尺寸要求，确定燃烧室壳体对接段的结构尺寸。若使用常规的导弹发动机封头结构如图1所示，在进行电子束焊时需要在裙和半球体之间安装保护工装，以保护半球体不被电子束击伤，因此它要求裙和半球体间有不小于3mm的间隙，以便安装保护工装。同时总体对燃烧室壳体轴向尺寸有严格要求，一般前后裙间距为固定值，由于间隙存在会使得装药段的轴向距离缩短，减小装药量，降低发动机性能。本发明所述带止口锁底结构后裙的圆环形止口锁底结构可以充当保护工装，因不用另外安装保护工装，裙和半球体之间的间隙理论上可为0。若前后封头都采用带止口锁底封头结构可使装药段的轴向长度增加约6mm，增加装药量，提高发动机性能，简化工艺，节约成本，满足总体对轴向尺寸的要求。

以直径400mm发动机为例，根据总体机械协调要求确定了壳体外径和前后接头尺寸，并在轴向尺寸严格控制的情况下，后封头采用了带止口锁底封头结构。带止口锁底结构后裙材料为20CrMnTi，止口锁底长2mm，壁厚为1.5mm，用于保护后半球体不被电子束击伤。后半球体和带止口锁底结构后裙的外径均为400mm，且二者用于电子束焊接的直线段为5.6mm，电子束焊后焊缝深度大于等于5.5mm，且止口锁底内表面不得焊透。后半球体和带止口锁底结构后裙间有0.3mm的间隙，此间隙有利于在焊接过程中产生的金属蒸汽和杂质气体溢出，避免产生密集型气孔。

该结构已在某型号中应用，产品工艺性与可生产性已得到验证，并通过了应力-应变试验、液压试验、***试验和内压外载联合作用下的弹体静力试验，结构可靠，满足总体要求。

Claims (5)

1.一种导弹发动机带止口锁底封头结构，其特征在于：包括带止口锁底结构裙和半球体；所述带止口锁底结构裙和半球体采用真空电子束焊焊接；所述带止口锁底结构裙上有圆环状止口锁底，该止口锁底结构可在真空电子束焊过程中保护半球体不被击伤。

2.如权利要求1所述的导弹发动机带止口锁底封头结构，其特征在于：所述带止口锁底结构裙材料为20CrMnTi，止口锁底结构为一段圆环，止口锁底长2mm，壁厚为1.5mm。

3.如权利要求2所述的导弹发动机带止口锁底封头结构，其特征在于：所述带止口锁底结构裙端面有8个φ8.5的螺纹孔和一个φ8的销孔用于与其它舱段对接。

4.如权利要求1所述的导弹发动机带止口锁底封头结构，其特征在于：所述半球体材料为30Cr3SiNiMoVA(Z)，半球体端面上有32个M10的螺纹孔，用于与尾管连接。

5.如权利要求1所述的导弹发动机带止口锁底封头结构，其特征在于：所述带止口锁底结构裙和半球体外径相同，带止口锁底结构裙和半球体均有用于焊接的凸台，其直线段为5.6mm，焊接后焊缝深度≥5.5mm，且止口锁底内表面不得焊透。