一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法

摘要

本申请涉及一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法，该装置为环形多层结构，其包括铝合金裙和缠绕层。铝合金裙的内外两侧面分别铺设有第一弹性层和第二弹性层，缠绕层包括碳纤维方格布层和环向层，碳纤维方格布层铺设于第二弹性层的外侧面，环向层设置于碳纤维方格布层的外侧面，环向层为碳纤维缠绕成型。第一弹性层的内侧面与发动机壳体的外表面过盈配合。该装置通过相应材料特性和工艺，增加了各层与铝合金裙以及发动机壳体之间的粘贴强度，保证了结构完整性，能避免由于导弹在飞行或弹射的过程中，连接裙装置出现破坏或与发动机脱离，导致发动机无法继续为导弹传递推力或荷载的情况。

权利要求

1.一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，为环形结构，其特征在于：其包括铝合金裙(1)和缠绕层；

所述铝合金裙(1)为环形结构，且内外两侧面分别铺设有用于缓冲的第一弹性层(4)和第二弹性层(5)；

所述缠绕层包括碳纤维方格布层(2)和环向层(3)，所述碳纤维方格布层(2)铺设于所述第二弹性层(5)的外侧面，所述环向层(3)设置于碳纤维方格布层(2)的外侧面，所述环向层(3)为碳纤维缠绕成型；

所述铝合金裙(1)的径向截面形状为L型，L型的长边(12)分为第一段(121)和第二段(122)，所述第二段(122)与L型的短边(11)交界处设置有加强块(8)，且加强块(8)等间距设置；

所述第一弹性层(4)的内侧面与发动机壳体(6)的外表面过盈配合。

2.如权利要求1所述的弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其特征在于：所述L型短边(11)的外侧设置有螺纹孔，用于与火箭的其它舱段螺纹连接；

所述第一弹性层(4)和第二弹性层(5)分别铺设于所述第一段(121)的内外两侧面，所述第二段(122)与L型的短边(11)连接，且所述第一段(121)的长度大于所述第二段(122)。

3.如权利要求1所述的弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其特征在于：所述铝合金裙(1)设置有多个径向设置的变形适应槽(7)，多个所述变形适应槽(7)均位于所述第一段(121)，且等间距设置。

4.如权利要求1所述的弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其特征在于：所述第二段(122)与所述短边(11)的交界处还设置有减重槽(9)，所述减重槽(9)为条形槽，设置于每两个相邻的加强块(8)之间。

5.如权利要求1所述的弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其特征在于：所述第一弹性层(4)和第二弹性层(5)均为丁腈橡胶。

6.如权利要求1所述的弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其特征在于：所述碳纤维方格布层(2)为T300/T700碳纤维编制产品，共有5层。

7.一种基于权利要求1到6任一所述弹射用固体火箭发动机的连接裙装置的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将铝合金裙(1)的表面阳极化处理，再将第一弹性层(4)和第二弹性层(5)分别粘贴于铝合金裙(1)的内外两侧面；

S2、将带有第一弹性层(4)和第二弹性层(5)的铝合金裙(1)安装至发动机外壳(6)的外表面；

S3、将碳纤维方格布层(2)粘贴于第二弹性层(5)的外侧面；

S4、将环向层(3)环向缠绕于碳纤维方格布层(2)的外侧面，将铝合金裙(1)固定于发动机壳体。

8.如权利要求7所述的连接方法，其特征在于：所述步骤S1还包括：第一弹性层(4)和第二弹性层(5)均采用手工方式与铝合金裙(1)粘贴，且粘贴完成后在粘接区先通过真空袋加压固化方式预成型，再通过热压罐的方式固化。

9.如权利要求7所述的连接方法，其特征在于：所述步骤S3中，碳纤维方格布层(2)粘贴

5层，每层粘贴后，采用环向缠绕方式压紧，再粘贴下一层，并且碳纤维方格布层(2)为T300/T700碳纤维编制产品。

说明书

一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法

技术领域

[0001] 本申请涉及航天动力技术领域，特别涉及一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法。

背景技术

[0002] 导弹飞行过程中，发动机产生的推力和弹射荷载均通过发动机的裙连接区域传递给弹体，因此，裙连接区域是导弹飞行过程中，受力最为严酷的区域。而大量的导弹飞行实验和发动机的壳体轴压实验均表明，发动机的壳体破坏大多是由壳体中的连接裙装置的失效所造成的。此外，导弹在弹射过程中的峰值荷载远大于导弹飞行过程中的荷载，常规的固体火箭发动机的壳体在冲击荷载作用下，常常是壳体中的连接裙装置易出现破坏或者与发动机脱离(即连接裙装置失效)，导致发动机无法继续为导弹传递推力或荷载。

[0003] 为了满足在这种弹射环境中，固体发动机能够正常工作，为导弹传递推力或荷载，需要开发一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置。

发明内容

[0004] 本申请实施例提供一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法，使得导弹在飞行或弹射的过程中，避免连接裙装置出现破坏或与发动机脱离，进而避免发动机无法继续为导弹传递推力或荷载。

[0005] 本申请实施例提供一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，为环形结构，其包括铝合金裙和缠绕层；

[0006] 所述铝合金裙为环形结构，且内外两侧面分别铺设有用于缓冲的第一弹性层和第二弹性层；

[0007] 所述缠绕层包括碳纤维方格布层和环向层，所述碳纤维方格布层铺设于所述第二弹性层的外侧面，所述环向层设置于碳纤维方格布层的外侧面，所述环向层为碳纤维缠绕成型；

[0008] 所述第一弹性层的内侧面与发动机壳体的外表面过盈配合。

[0009] 进一步的，所述铝合金裙的径向截面形状为L型，且L型短边的外侧设置有螺纹孔，用于与火箭的其它舱段螺纹连接；

[0010] L型长边分为第一段和第二段，所述第一弹性层和第二弹性层分别铺设于所述第一段的内外两侧面，所述第二段与L型的短边连接，且所述第一段的长度大于所述第二段。

[0011] 进一步的，所述铝合金裙设置有多个径向设置的变形适应槽，所述多个变形适应槽均位于所述第一段，且等间距设置。

[0012] 进一步的，所述第二段与所述短边交界处设置有加强块，且加强块等间距设置。

[0013] 进一步的，所述第二段与所述短边的交界处还设置有减重槽，所述减重槽为条形槽，设置于每两个相邻的加强块之间。

[0014] 进一步的，所述碳纤维方格布层为T300/T700碳纤维编制产品，共有5层。

[0015] 进一步的，所述第一弹性层和第二弹性层均为丁腈橡胶。

[0016] 本申请还提供一种基于权利要求1到7任一所述弹射用固体火箭发动机的连接裙装置的连接方法，其包括如下步骤：

[0017] S1、将铝合金裙的表面阳极化处理，再将第一弹性层和第二弹性层分别粘贴于铝合金裙的内外两侧面；

[0018] S2、将带有第一弹性层和第二弹性层的铝合金裙安装至发动机外壳的外表面；

[0019] S3、将碳纤维方格布层粘贴于第二弹性层的外侧面；

[0020] S4、将环向层环向缠绕于碳纤维方格布层的外侧面，将铝合金裙固定于发动机壳体。

[0021] 进一步的，所述步骤S1还包括：

[0022] 第一弹性层和第二弹性层均采用手工方式与铝合金裙粘贴，且粘贴完成后在粘接区先通过真空袋加压固化方式预成型，再通过热压罐的方式固化。

[0023] 进一步的，所述步骤S3中，碳纤维方格布层粘贴5层，每层粘贴后，采用环向缠绕方式压紧，再粘贴下一层，并且碳纤维方格布层为T300/T700碳纤维编制产品。

[0024] 本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

[0025] 本申请实施例提供了一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置及连接方法，该装置为多层结构，其中弹性层起到缓冲作用，能减轻铝合金裙的变形程度，环向层能保证铝合金裙与发动机壳体充分接触，碳纤维方格布层能传递弹射冲击力增加了各层之间的粘贴强度，不会轻易破坏，保证了结构完整性，并使发动机壳体与火箭的其它舱段能更牢固地连接在一起，使得发动机能正常传递推力或荷载。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1为本发明的径向截面示意图。

[0028] 图2为本发明安装于发动机壳体的示意图。

[0029] 图3为图1中的铝合金裙整体结构示意图。

[0030] 附图标记：

[0031] 1、铝合金裙；11、短边；12、长边；121、第一段；122、第二段；2、碳纤维方格布层；3、环向层；4、第一弹性层；5、第二弹性层；6、发动机壳体；7、变形适应槽；8、加强块；9、减重槽。

具体实施方式

[0032] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0033] 本申请实施例提供了一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，其能避免导弹在飞行或弹射的过程中，由于连接裙装置出现破坏或与发动机脱离，导致发动机无法继续为导弹传递推力或荷载的情况。

[0034] 如图1所示，提供一种弹射用固体火箭发动机的连接裙装置，该连接裙装置为环形结构，其包括铝合金裙1和缠绕层。

[0035] 其中，铝合金裙1为环形结构，且内外两侧面分别铺设有具有缓冲功能的第一弹性层4和第二弹性层5。

[0036] 缠绕层包括碳纤维方格布层2和环向层3，碳纤维方格布层2铺设于第二弹性层5的外侧面，环向层3设置于碳纤维方格布层2的外侧面，其中，环向层3为碳纤维缠绕成型。

[0037] 如图2所示，上述第一弹性层4的内侧面与发动机壳体6的外表面连接，且其内径与发动机壳体6的外径的尺寸相配合，要求为过盈配合，半径过盈量为0.2‑1.5mm。

[0038] 进一步的，如图1所示，在本实施例中，上述铝合金裙1的牌号为7050锻件，其径向截面形状为L型，且L型的短边11的外侧设置有螺纹孔，用于与火箭的其它舱段进行螺纹连接，具体的是，将短边11的一个面与火箭的其他舱段的面进行连接，这种面与面相连接的方式，接触面积较大，使铝合金裙1与火箭的其它舱段连接更牢固。

[0039] 上述L型的长边12分为第一段121和第二段122，第一段121的长度大于第二段122的长度。第一段121与第二段122通过倾斜段连接，而且第二段122的外侧面向外突出于第一段121的外侧面。

[0040] 具体的，如图1所示，第一弹性层4粘贴于第一段121的内侧面，第二弹性层5粘贴于第一段121的外侧面，这种粘贴方式既可以保证粘贴完之后，第一段121与第二段122的外侧面处于平齐的状态，还可以节省材料。L型的第二段122的端部与L型的短边11连接。

[0041] 在其他实施例中，铝合金裙1可以是直线型，即不具有倾斜段或L型的短边11。

[0042] 进一步的，如图3所示，上述铝合金裙1还设置有多个变形适应槽7，多个变形适应槽7均径向设置于上述L型的第一段121，且等间距设置。变形适应槽7的功能在于，可以使铝合金裙1与发动机壳体6在连接的过程中以及在工作过程中，能更好地适应或缓解变形。

[0043] 在本实施例中，上述变形适应槽7的槽宽为2‑5mm，在其他实施例中，可根据实际情况具体设置。

[0044] 进一步的，如图3所示，第二段122与短边11的交界处设置有加强块8，加强块8的材料可采用铝合金，也可采用其他材料。且加强块8的形状为三棱柱体，其两个侧面分别与铝合金裙1的第二段122和短边11的内侧连接，加强块8对铝合金裙1起到加强的作用，并且加强块8等间距设置，可以在一定程度上保证铝合金裙1在该薄弱处受力均匀。

[0045] 在其他实施例中，加强块8可以是圆柱体、四棱柱体等等。

[0046] 进一步的，如图3所示，第二段122与短边11的交界处还设置有减重槽9，可以减轻该连接裙装置的自重。减重槽9为条形槽，数量为多个，在本实施例中，减重槽9设置于每两个相邻的加强块8之间，且两端分别连接加强块8，在其他实施例中，减重槽9的长度可根据实际情况具体设置。

[0047] 在本实施例中，碳纤维方格布层2可为T300/T700碳纤维编制产品，共有5层，厚度为0.1‑1.0mm，用于传递弹射冲击力。在其他实施例中，该层数和厚度可根据实际情况具体设置。

[0048] 在本实施例中，第一弹性层4和第二弹性层5的材料均为丁腈橡胶，具有较强的剪切强度和断裂延伸率，因此第一弹性层4和第二弹性层5能够缓冲并更好地适应铝合金裙1与缠绕层之间的变形。在其他实施例中，第一弹性层4和第二弹性层5也可以是其他弹性材料。

[0049] 在本实施例中，环向层3为碳纤维缠绕成型，缠绕纤维时带有张力，张力为30‑100N，可保证铝合金裙1和发动机壳体6充分接触。

[0050] 本申请还提供一种连接方法的实施例，可以用于上述弹射用固体火箭发动机的连接裙装置的连接方法，包括如下步骤：

[0051] 第一步，将铝合金裙1的表面阳极化处理，用于增加铝合金裙1与第一弹性层4和第二弹性层5的粘贴强度。再将第一弹性层4粘贴于铝合金裙1的内侧面，将第二弹性层5粘贴于铝合金裙1的外侧面。第一弹性层4和第二弹性层5在粘贴前均为生片，无需进行固化处理。

[0052] 第二步，将带有第一弹性层4和第二弹性层5的铝合金裙1安装至发动机壳体6的外表面；

[0053] 第三步，将碳纤维方格布层2粘贴于第二弹性层5的外侧面。

[0054] 第四步，将环向层3环向缠绕于碳纤维方格布层2的外侧面，将铝合金裙1固定于发动机壳体6。

[0055] 对于上述连接方法中的第一步，为了达到更好粘贴效果，本申请还提供一种更优的处理方法，其具体步骤如下所示：

[0056] 第一弹性层4和第二弹性层5均采用手工方式与铝合金裙1粘贴，粘贴需保证紧密，不得有气泡或粘贴边突出的情况。并且在粘贴完成后，在粘接区先通过真空袋加压固化方式预成型，再通过热压罐的方式固化，可采用0.3‑1.0MPa、70‑150℃的方式固化，保证第一弹性层4和第二弹性层5与铝合金裙1粘接更牢靠。

[0057] 对于上述连接方法中的第三步，为了达到更好的粘贴效果，本申请还提供一种更优的处理方法，其具体步骤如下所示：由于碳纤维方格布层2一共粘贴5层，在粘贴过程中，每层粘贴后，均采用环向缠绕方式压紧，再粘贴下一层，碳纤维方格布层2可为T300/T700碳纤维编制产品。

[0058] 在本实施例中，为了使该铝合金裙1与发动机壳体6更好地作为一个整体工作，还需要进行一定的填充处理。对于铝合金裙1的变形适应槽7，通过弹性材料进行填充，例如橡胶等。对于铝合金裙1的长边12的端部与发动机壳体6连接的交界处，使用碳纤维进行填充，以免安装之后留有空隙。

[0059] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0060] 需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0061] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。