一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法

摘要

本发明公开了一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，先浇注成型推进剂药柱，再将推进剂药柱、软质隔层、喷管和前接头组装成初始燃烧室，然后将缠绕成型装置的缠绕轴装配到初始燃烧室上形成缠绕芯模，缠绕成型装置预设有一成型空间，将缠绕芯模竖直的安装于成型空间内，使得缠绕轴竖直放置，对缠绕芯模进行缠绕成型得到装药燃烧室。立式缠绕成型时，初始燃烧室的重力作用线与缠绕轴的中心线同轴，解决了缠绕轴刚度不足导致的推进剂药柱损伤和发动机同轴度难以保证的难题。

权利要求

1.一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：浇注成型推进剂药柱(1)；

将推进剂药柱(1)、软质隔层(2)、喷管(3)和前接头(4)组装成初始燃烧室(5)；

将缠绕成型装置(6)的缠绕轴(60)装配到所述初始燃烧室(5)上，形成缠绕芯模(7)；

所述缠绕成型装置(6)预设有一成型空间，将所述缠绕芯模(7)竖直的安装于所述成型空间内，使得所述初始燃烧室(5)的重力作用线与所述缠绕轴(60)同轴设置，并对所述缠绕芯模(7)进行缠绕成型得到装药燃烧室(8)。

2.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，将缠绕成型装置(6)的缠绕轴(60)装配到所述初始燃烧室(5)上，形成缠绕芯模(7)，具体包括以下步骤：所述初始燃烧室(5)设有贯穿该初始燃烧室(5)的通道(50)，将所述缠绕轴(60)贯穿于所述通道(50)，并使所述缠绕轴(60)与所述初始燃烧室(5)之间存在一定间隙；

将所述前接头(4)与所述缠绕轴(60)的一端通过螺栓(61)连接，再在所述缠绕轴(60)的另一端依次安装尾部压块(62)、弹簧(63)、尾部轴承(64)和尾部螺母(65)。

3.如权利要求2所述的成型方法，其特征在于，安装所述弹簧(63)时弹簧的压缩量大于所述推进剂药柱(1)的轴向收缩量。

4.如权利要求2所述的成型方法，其特征在于，安装所述尾部螺母(65)时压紧力小于推进剂药柱(1)的承载能力。

5.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述缠绕成型采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维缠绕成型。

6.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述缠绕成型的缠绕张力小于所述推进剂药柱(1)的抗压强度。

7.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述缠绕成型的旋转加速度小于10r/s2。

8.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，对所述缠绕芯模(7)进行缠绕成型得到装药燃烧室(8)，包括以下步骤：在所述缠绕芯模(7)上缠绕成型燃烧室壳体(9)；

在所述缠绕成型装置(6)的裙工装(66)上装配裙(10)；

将所述裙(10)通过裙用轴承(67)和裙用螺母(68)装配到所述燃烧室壳体(9)上，并对所述裙(10)的外固定层进行缠绕，完成对所述裙(10)的缠绕成型。

9.如权利要求8所述的成型方法，其特征在于，对所述缠绕芯模(7)进行缠绕成型得到装药燃烧室(8)，还包括以下步骤：将所述装药燃烧室(8)进行固化；

拆卸所述缠绕成型装置(6)。

10.如权利要求9所述的成型方法，其特征在于，所述装药燃烧室(8)的固化温度低于所述推进剂药柱(1)的固化温度。

说明书

一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法

技术领域

[0001] 本发明涉及固体火箭发动机制造技术领域，具体涉及一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法。

背景技术

[0002] 传统双脉冲发动机装药燃烧室需要预先缠绕成型燃烧室壳体，再浇注推进剂药柱，燃烧室壳体缠绕成型装置如图1所示。燃烧室壳体通常采用卧式缠绕方法成型，缠绕时，采用轻质砂芯3＇作为支撑芯模，用卡盘4＇将缠绕主轴1＇与砂芯固定，通过轴套2＇将缠绕主轴1＇的转矩传递到砂芯3＇上而转动，实现纤维缠绕燃烧室壳体。燃烧室壳体经固化、脱模成型后，再浇注推进剂药柱，形成装药燃烧室。

[0003] 现有的双脉冲发动机装药燃烧室的成型方法，在缠绕成型燃烧室壳体的过程中，由于喷管喉径和隔层套筒内径的限制，缠绕装置主轴直径较小，刚性较差，而初始燃烧室重量又比较大，会导致主轴挠度较大，缠绕过程中推进剂药柱随主轴旋转容易损伤，甚至破坏，而且发动机的同轴度难以保证。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，解决了缠绕主轴刚度不足导致的推进剂药柱损坏和发动机同轴度难以保证的问题。

[0005] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

[0006] 一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，包括以下步骤：

[0007] 浇注成型推进剂药柱；

[0008] 将推进剂药柱、软质隔层、喷管和前接头组装成初始燃烧室；

[0009] 将缠绕成型装置的缠绕轴装配到所述初始燃烧室上，形成缠绕芯模；

[0010] 所述缠绕成型装置预设有一成型空间，将所述缠绕芯模竖直的安装于所述成型空间内，使得所述初始燃烧室的重力作用线与所述缠绕轴同轴设置，并对所述缠绕芯模进行缠绕成型得到装药燃烧室。

[0011] 在上述技术方案的基础上，将缠绕成型装置的缠绕轴装配到所述初始燃烧室上，形成缠绕芯模，具体包括以下步骤：

[0012] 所述初始燃烧室设有贯穿该初始燃烧室的通道，将所述缠绕轴贯穿于所述通道，并使所述缠绕轴与所述初始燃烧室之间存在一定间隙；

[0013] 将所述前接头与所述缠绕轴的一端通过螺栓连接，再在所述缠绕轴的另一端依次安装尾部压块、弹簧、尾部轴承和尾部螺母。

[0014] 在上述技术方案的基础上，安装所述弹簧时弹簧的压缩量大于所述推进剂药柱的轴向收缩量。

[0015] 在上述技术方案的基础上，安装所述尾部螺母时压紧力小于推进剂药柱的承载能力。

[0016] 在上述技术方案的基础上，所述缠绕成型采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维缠绕成型。

[0017] 在上述技术方案的基础上，所述缠绕成型的缠绕张力小于所述推进剂药柱的抗压强度。

[0018] 在上述技术方案的基础上，所述缠绕成型的旋转加速度小于10r/s2。

[0019] 在上述技术方案的基础上，对所述缠绕芯模进行缠绕成型得到装药燃烧室，包括以下步骤：

[0020] 在所述缠绕芯模上缠绕成型燃烧室壳体；

[0021] 在所述缠绕成型装置的裙工装上装配裙；

[0022] 将所述裙通过裙用轴承和裙用螺母装配到所述燃烧室壳体上，并对所述裙的外固定层进行缠绕，完成对所述裙的缠绕成型。

[0023] 在上述技术方案的基础上，对所述缠绕芯模进行缠绕成型得到装药燃烧室，还包括以下步骤：

[0024] 将所述装药燃烧室进行固化；

[0025] 拆卸所述缠绕成型装置。

[0026] 在上述技术方案的基础上，所述装药燃烧室的固化温度低于所述推进剂药柱的固化温度。

[0027] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0028] 本发明的一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，先浇注成型推进剂药柱，再将推进剂药柱、软质隔层、喷管和前接头组装成初始燃烧室，然后将缠绕成型装置的缠绕轴装配到初始燃烧室上构成缠绕芯模，缠绕成型装置为立式，缠绕成型装置预设有一成型空间，将缠绕芯模竖直的安装于成型空间内，使得缠绕轴竖直放置，对缠绕芯模进行缠绕成型得到装药燃烧室，立式缠绕成型时，初始燃烧室的重力作用线与缠绕轴的中心线同轴，增加了缠绕轴的刚度，解决了缠绕轴刚度不足导致的药柱损坏和发动机同轴度难以保证的难题。

附图说明

[0029] 图1为传统燃烧室壳体缠绕成型装置的结构示意图；

[0030] 图2本发明实施例中缠绕成型装置的结构示意图；

[0031] 图3本发明实施例中初始燃烧室的结构示意图；

[0032] 图4本发明实施例中缠绕芯模的结构示意图；

[0033] 图5本发明实施例中燃烧室壳体的结构示意图；

[0034] 图6本发明实施例中待装配的裙的结构示意图；

[0035] 图7本发明实施例中装药燃烧室固化前的结构示意图；

[0036] 图8本发明实施例中装药燃烧室的结构示意图。

[0037] 图中：1＇-缠绕主轴，2＇-轴套，3＇-砂芯，4＇-卡盘，1-推进剂药柱，2-软质隔层，3-喷管，4-前接头，5-初始燃烧室，50-通道，6-缠绕成型装置，60-缠绕轴，61-螺栓，62-尾部压块，63-弹簧，64-尾部轴承，65-尾部螺母，66-裙工装，67-裙用轴承，68-裙用螺母，7-缠绕芯模，8-装药燃烧室，9-燃烧室壳体，10-裙。

具体实施方式

[0038] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

[0039] 参见图2-6所示，本发明实施例提供一种双脉冲固体发动机装药燃烧室的成型方法，包括以下步骤：

[0040] 浇注成型推进剂药柱1；

[0041] 将推进剂药柱1、软质隔层2、喷管3和前接头4组装成初始燃烧室5；

[0042] 将缠绕成型装置6的缠绕轴60装配到初始燃烧室5上，形成缠绕芯模7；

[0043] 缠绕成型装置6预设有一成型空间，将缠绕芯模7竖直的安装于成型空间内，使得初始燃烧室5的重力作用线与缠绕轴60同轴设置，对缠绕芯模7进行缠绕成型得到装药燃烧室8。

[0044] 本发明预先将推进剂药柱1先浇注成型，再将推进剂药柱1、软质隔层2、喷管3和前接头4组装成初始燃烧室5，初始燃烧室5的结构示意图如图3所示，相比于传统的装药燃烧室的成型方法中先缠绕成型壳体再装药的步骤，减少了连接结构的质量，能够大幅度提高发动机质量比，并缩短工艺周期。然后将缠绕成型装置6的缠绕轴60装配到初始燃烧室5上形成缠绕芯模7，将缠绕芯模7竖直安装于立式缠绕机上，使得初始燃烧室5的重力作用线与缠绕轴60同轴，解决了缠绕轴60刚度不足导致推进剂药柱1损坏和发动机同轴度难以保证的问题。立式缠绕成型利用初始燃烧室5的自重与推进剂药柱1间产生的静摩擦力传递转矩，推进剂药柱1在缠绕成型时作为支撑芯模，解决了初始燃烧室5随缠绕轴60旋转困难的问题，而且立式缠绕成型简化了缠绕成型装置6的结构，利于装模和拆模。

[0045] 而且采用立式缠绕成型的方法，可以将喷管3的喉径、软质隔层2和前接头4的尺寸设计的尽量小，能够提高双脉冲发动机的综合性能。

[0046] 参见图2-图5所示，将缠绕成型装置6的缠绕轴60装配到初始燃烧室5上，形成缠绕芯模7，具体包括以下步骤：

[0047] 初始燃烧室5开设有贯穿该初始燃烧室5的通道50，将缠绕轴60插设于通道50，并使缠绕轴60与初始燃烧室5之间存在一定间隙；

[0048] 将前接头4与缠绕轴60的一端通过螺栓61连接，再在缠绕轴的另一端依次安装尾部压块62、弹簧63、尾部轴承64和尾部螺母65。

[0049] 为了缠绕轴60不与推进剂药柱1直接接触，设计时将缠绕轴60的直径设计成小于通道50的直径，使得缠绕轴60与初始燃烧室5之间留有空隙，既能够保证推进剂药柱1的结构完整性，又能避免摩擦产生静电而引燃推进剂药柱1，降低了安全风险。装配采用的零部件均为简单方便拆装的零部件，利于缠绕成型后缠绕成型装置6的拆卸。

[0050] 优选的，安装弹簧63时弹簧的压缩量大于推进剂药柱1的轴向收缩量。防止缠绕时推进剂药柱1轴向收缩而导致尾部压块62松动，本发明实施例中推进剂药柱1轴向收缩为5mm，因此本发明是实施例中安装弹簧63时弹簧的压缩量大于5mm。

[0051] 以及，安装尾部螺母65时压紧力小于推进剂药柱1的承载能力，防止缠绕轴60安装时压坏推进剂药柱1。本发明实施例中推进剂药柱1的承载能力为720N，因此本发明实施例中安装尾部螺母65时压紧力小于720N。

[0052] 进一步的，缠绕成型采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维缠绕成型。本发明实施例中采用碳纤维缠绕成型，碳纤维缠绕成型，具有生产效率高，制品性能高而稳定等特点，而且，本发明实施例的碳纤维缠绕成型的缠绕张力小于推进剂药柱1的抗压强度，碳纤维缠绕成型的缠绕张力设计为小于40N/股纤维，防止推进剂药柱1被压坏；以及碳纤维缠绕成型的旋转加速度小于10r/s2，设计时将碳纤维缠绕成型的旋转加速度设计成小于推进剂药柱1与绝热结构的界面强度能够提供的最大旋转加速度，本发明实施例中推进剂药柱1与绝热结构的界面强度能够提供的最大旋转加速度为10r/s2，则碳纤维缠绕成型的旋转加速度要小2
于10r/s防止绝热结构与推进剂药柱1之间的界面被剪坏，避免推进剂药柱1被引燃，产生危险。

[0053] 优选的，对缠绕芯模7进行缠绕成型得到装药燃烧室8，包括以下步骤：

[0054] 在缠绕芯模7上缠绕成型燃烧室壳体9；

[0055] 在缠绕成型装置6的裙工装66上装配裙10；

[0056] 将裙10通过裙用轴承67和裙用螺母68装配到燃烧室壳体9上，并完成对裙10的缠绕成型。

[0057] 在燃烧室壳体9的最后一次缠绕循环结束后，将安装在裙工装66上的裙10，通过缠绕轴60、裙用轴承67和裙用螺母68推到燃烧室壳体9上，然后进行裙10的外固定层缠绕，完成裙10的缠绕成型。

[0058] 优选的，对缠绕芯模7进行缠绕成型得到装药燃烧室8，还包括以下步骤：

[0059] 将装药燃烧室8进行固化；

[0060] 拆卸缠绕成型装置6。

[0061] 进一步的，装药燃烧室8的固化温度低于推进剂药柱1的固化温度。

[0062] 其中，由于装药燃烧室8的固化温度必须低于推进剂药柱1的固化温度，本发明实施例的装药燃烧室8的固化温度为50℃～60℃。

[0063] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。