[實用新型]固體火箭發動機燃燒室后部復合式熱防護結構

有效

• 申請號: 201220410239.2
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN202832854U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 楊五星;王善金;胡寶朝
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: F02K9/34
• 分類號: F02K9/34;F02K9/38
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊

技術領域

本實用新型屬于固體火箭發動機(簡稱發動機，下同)技術領域，具體涉及一種固體火箭發動機燃燒室后部復合式熱防護結構。

背景技術

發動機燃燒室后部包括后封頭和柱段圓筒體后部。在飛行狀態側向過載較小(即側向過載不大于1g)情況下，燃燒室后部內表面熱防護結構通常采用耐燒蝕性能較好的石棉、二氧化硅/丁腈橡膠等彈性絕熱材料和石棉/酚醛、丁腈橡膠等塑性絕熱材料，并根據燃燒室后部內表面暴露燒蝕時間和飛行狀態側向過載影響系數及相關工程方法進行熱防護結構設計。燃燒室后部復合式熱防護結構通常由絕熱層、加強層、人工脫粘層及需要保護的燃燒室后部金屬殼體組成。

飛行期間需要機動轉彎，燃燒室后部需要承受側向過載大于1g(最大側向過載2.63g)、不旋轉和持續時間22s的三氧化二鋁粒子聚集的影響。三維兩相內流場計算結果表明：飛行狀態發動機燃燒室后部內表面三氧化二鋁粒子速度較大(高達26m/s)，沖刷燒蝕嚴重。為保證飛行狀態成功，要求在熱防護結構質量滿足規定條件下，確保燃燒室后部復合式熱防護結構防護可靠。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種發動機燃燒室后部內表面的復合式熱防護結構。這種復合式熱防護結構能滿足飛行狀態的使用要求，熱防護可靠，并且結構質量較輕，便于成型。

本實用新型的技術方案：本實用新型的固體火箭發動機燃燒室后部復合式熱防護結構包括圓筒部分、封頭部分和后開口，封頭部分包括金屬殼體、絕熱底層、加強層，其：加強層分為碳纖維編織/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料的內加強層和石棉/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料的外加強層，內加強層和外加強層延伸至后開口。

所述的內加強層與外加強層的接觸面沿母線方向有環形互補階梯。

所述的內加強層和外加強層在后開口處最厚，分別是14～17mm，沿著母線向與圓筒部分連接處逐步變薄，內加強層一直延伸至與圓筒部分連接處，外加強層沿母線的長度為內加強層長度的3/5～2/3。

所述的內加強層與外加強層的接觸面的環形互補階梯設2～3個。

所述的后開口的母線與圓筒部分軸線O成β＝4～5度角，呈向外的喇叭狀口。

所述的固體火箭發動機燃燒室后部復合式熱防護結構，在封頭部分內表面和封頭部分與圓筒部分連接處設聚四氟乙烯薄膜人工脫粘脫層。

本實用新型的優點：本實用新型所述的復合式熱防護結構，經發動機靜止試驗和飛行試驗，成功率100％，熱防護可靠，滿足地面、飛行使用條件要求。對于燃燒室后封頭的金屬殼體開口內圓環面相對發動機軸線偏斜4.5°及飛行狀態燃燒室后部需要承受最大側向過載2.63g、不旋轉和持續作用時間22s的發動機燃燒室后部金屬殼體防熱，給出了一種復合式熱防護結構防護可靠、結構質量較輕、滿足技術要求的設計方案。

用石棉/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料的外加強層，能確保后封頭開口處成型，開口內圓環面結構偏斜4.5°，后封頭開口內沿母線190mm范圍內熱防護可靠；用碳纖維編織/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料作后封頭的階梯式內加強層，確保了側向過載作用下后封頭抗三氧化二鋁粒子沖刷防護可靠。

階梯式加強層組合一體的復合結構，能確保后封頭抗沖刷耐燒蝕滿足使用要求；用聚四氟乙烯薄膜作人工脫粘層脫層，確保了人工脫粘層自由脫開處脫開釋放應力可靠。

附圖說明

圖1為本實用新型的復合式熱防護結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本實用新型具體實施方式進行說明。

如圖1所示，本實用新型的固體火箭發動機燃燒室后部復合式熱防護結構包括圓筒部分、封頭部分和后開口，封頭部分包括金屬殼體1、絕熱底層2、加強層3，其加強層3分為碳纖維編織/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料的內加強層3a和石棉/酚醛、丁腈橡膠絕熱材料的外加強層3b，內加強層3a和外加強層3b延伸至后開口6。

所述的內加強層3a與外加強層3b的接觸面沿母線方向有環形互補階梯3c。內加強層3a與外加強層3b的接觸面的環形互補階梯3c設2～3個。

所述的內加強層3a和外加強層3b在后開口6處最厚，分別是14～17mm，沿著母線向與圓筒部分連接處逐步變薄，內加強層3a一直延伸至與圓筒部分5連接處，外加強層3b沿母線的長度為內加強層3a長度的3/5～2/3。

所述的后開口6的母線與圓筒部分5軸線O成β＝4～5度角，呈向外的喇叭狀口。

在封頭部分內表面和封頭部分與圓筒部分連接處設聚四氟乙烯薄膜人工脫粘脫層4。