[發明專利]高溫高壓絕熱復合氣瓶及其制造方法

有效

• 申請號: 201210339721.6
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102865455A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 霍文靜;鄧德鳳;黃澤勇;譚云水;魏虹
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: F17C1/12
• 分類號: F17C1/12;F17C1/06;F17C1/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;楊柳林

技術領域

本發明屬于飛行器固體姿控動力系統設備技術領域，具體指一種高溫高壓絕熱復合氣瓶及其制造方法。

背景技術

固體姿控動力系統用于飛行器的軌道轉移、末速修正、姿態控制，主要有冷氣系統、單/雙組元液體系統以及固體姿控動力系統等。其中固體姿控系統是采用固體燃料為能源，當需要使用時，將高能固體燃料通過電點火器引燃，產生高溫高壓氣體，作為能源進行姿態控制。一旦姿態需要修正，高溫燃氣可經電磁閥控制其通、斷，從噴管排放，產生所需的推力。

復合氣瓶是固體姿控動力系統中在預定時間內存儲高溫、高壓燃氣的內壓裝置，由位于兩端起連接作用的接管嘴與位于中間的瓶體構成。針對需要高總沖、大推力的飛行器，復合氣瓶在承高壓的同時還需解決長時間隔熱難題，因此氣瓶不僅是固體姿控動力系統的關鍵部件，同時也是技術難點之一。

復合氣瓶作為內壓容器，其接管嘴結構、增強層纏繞厚度參照QJ?2284-92《固體火箭發動機燃燒室殼體強度計算方法》進行計算，耐燒蝕層和增強層厚度則根據加載溫度采用有限元分析計算得出。

發明內容

本發明目的在于提供一種高溫高壓復合氣瓶及其制備方法，該復合氣瓶能耐長時間高溫、耐高壓而且質輕，其制備方法工藝條件簡單，操作簡便。

為實現上述目的，本發明的高溫高壓復合氣瓶，包括位于兩端的接管嘴和位于中部的瓶體，其特殊之處在于：所述瓶體從內到外依次由瓶體耐燒蝕層、瓶體隔熱層和瓶體增強層構成；所述接嘴管從內到外依次由接嘴管耐燒蝕層、接嘴管隔熱層和接嘴管金屬件構成。

本發明的高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特殊之處在于：它依次包括以下步驟：

1）根據復合氣瓶工作溫度、工作壓強、重量和容積的要求，計算出瓶體的瓶體耐燒蝕層、瓶體隔熱層、瓶體增強層的結構和厚度參數，以及計算出與所述瓶體相適配的接管嘴的接嘴管耐燒蝕層、接嘴管隔熱層、接嘴管金屬件的結構和尺寸參數；

2）按照計算確定的要求制作接管嘴的各組成部件：包括構成接嘴管耐燒蝕層的預成型體、構成接管嘴隔熱層的裁剪膠片、以及加工好的接管嘴金屬件，并按照從內向外依次布置的順序將其整體加壓硫化成型；

3）按照計算確定的要求制作與瓶體內襯相適應的木芯模；

4）用無機耐高溫膠粘劑浸潤碳布制成碳布預浸料，將所述碳布預浸料包覆在木芯模上至設計的厚度，再在碳布預浸料外面包裹脫模布后纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中固化成型，出爐后，去除纖維和脫模布，機加工脫掉木芯模，形成瓶體耐燒蝕層；

5）在瓶體耐燒蝕層兩端各粘接一個接管嘴，固化成型；

6）在瓶體耐燒蝕層外部粘貼隔熱膠片至設計的厚度，并在隔熱膠片外纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中預硫化處理，出爐后清除外表面纖維，形成瓶體隔熱層；

7）在瓶體隔熱層外纏繞碳纖維增強樹脂基復合材料至設計的厚度，然后置于烘箱中進行共固化處理，形成瓶體增強層，從而完成復合氣瓶的制造。

優選地，所述步驟4）中，固化成型的條件依次為15~25℃保溫1.5~2.5h，升溫至35~45℃保溫1.5~2.5h，升溫至55~65℃保溫1.5~2.5h，升溫至75~85℃保溫1.5~2.5h，升溫至90~95℃保溫1.5~2.5h，升溫至110~130℃保溫1.5~2.5h，升溫至140~160℃保溫1.5~2.5h，最后升溫至170~190℃保溫5~7h。

進一步地，所述步驟6）中，隔熱膠片采用三元乙丙。

再進一步地，所述步驟6）中，預硫化處理的條件為100℃保溫1h。

還進一步地，所述步驟4）和步驟6）中，纏繞纖維加壓的壓力為15~18N/股。

更進一步地，所述步驟7）中，共固化處理的條件為：95℃保持3h，接著升溫至125℃保持2h，然后升溫至150℃保持6h。

又進一步地，所述步驟3）中，接管嘴耐燒蝕層（6）采用碳纖維增強酚醛丁腈樹脂

本發明通過將氣瓶設置為多層復合結構，實現耐高溫、耐高壓、抗燒蝕、隔熱、密封以及強度等要求，通過優化多層復合結構設計和成型工藝過程，滿足氣瓶高溫、高壓、長時間的工作需要。本發明工藝簡單、成本低廉、質量輕并且可以直接成型

附圖說明

圖1是一種高溫高壓絕熱復合氣瓶的剖視結構示意圖。

圖2是圖1中接嘴管的放大結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1