[發(fā)明專利]一種發(fā)動機(jī)燃燒室用隔板絕熱結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

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• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106337758B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱稼麟;陳永釗;劉美珍;曾慶江;宋銘;王利明;韓寅;劉相鵬;倪佰平;黃曉華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北三江航天江河化工科技有限公司
• 主分類號: F02K9/34
• 分類號: F02K9/34;C09J163/00;C09J181/04;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08;B32B1/08;B32B9/00;B32B9/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所42103
• 代理人: 彭永念

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機(jī)燃燒室用隔板絕熱結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)

單室雙脈沖發(fā)動機(jī)是在一個燃燒室殼體內(nèi)裝入兩級推進(jìn)劑藥柱，獨(dú)立點(diǎn)火并共用一個噴管，發(fā)動機(jī)絕熱結(jié)構(gòu)除了常規(guī)的殼體熱防護(hù)外，在第一脈沖和第二脈沖之間，設(shè)置了隔板絕熱結(jié)構(gòu)，其功能是在第一脈沖工作過程中和脈沖間隔時間內(nèi)，保護(hù)第二脈沖推進(jìn)劑不被提前點(diǎn)燃，并保持其結(jié)構(gòu)完整性。這就要求該絕熱結(jié)構(gòu)能夠抵抗第一脈沖推進(jìn)劑高溫（3000℃）烘烤和燒蝕，承載工作壓強(qiáng)。這些要求決定了隔板特有的內(nèi)外部復(fù)雜結(jié)構(gòu)，外部型面需與發(fā)動機(jī)設(shè)計型面一致，內(nèi)部結(jié)構(gòu)需隔熱、抗沖刷和耐壓，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其制備方法成為難點(diǎn)，以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種發(fā)動機(jī)燃燒室用隔板絕熱結(jié)構(gòu)及制備方法，以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種發(fā)動機(jī)燃燒室用隔板絕熱結(jié)構(gòu)，包括發(fā)動機(jī)殼體，殼體內(nèi)壁設(shè)有絕熱層，該絕熱結(jié)構(gòu)還包括隔板套筒和隔板錐體，所述隔板套筒位于發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)，其一端連接有隔板錐體，隔板錐體截面小的一端與連接隔板套筒，截面大的一端連接發(fā)動機(jī)殼體上的絕熱層；絕熱層與隔板套筒和隔板錐體之間形成的腔體內(nèi)設(shè)有推進(jìn)劑藥柱。

進(jìn)一步地，所述絕熱層采用丁腈橡膠或三元乙丙橡膠絕熱材料制備而成；所述隔板套筒采用丁腈橡膠或三元乙丙橡膠絕熱材料制備；隔板錐體采用碳纖維增強(qiáng)酚醛丁腈橡膠絕熱材料或碳纖維增強(qiáng)酚醛三元乙丙橡膠絕熱材料制備而成；可以達(dá)到抗沖刷的作用。

進(jìn)一步地，所述隔板套筒和隔板錐體的厚度均為3~4mm。

進(jìn)一步地，所述隔板套筒分為三層，中間為碳纖維材料編織層，兩邊為丁腈橡膠或三元乙丙橡膠絕熱材料；其中碳纖維材料編織層為2mm，兩邊各為為1mm；采用復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩邊隔熱，中間起到耐沖刷和耐壓作用，從而可以更加有效地達(dá)到隔熱、抗沖刷和耐壓的作用。

進(jìn)一步地，所述隔板套筒和隔板錐體之間采用環(huán)氧類的膠粘劑粘接。

進(jìn)一步地，所述該膠粘劑采用按重量份計的以下原料制成：環(huán)氧樹脂100份、聚硫橡膠50-80份、順丁烯二酸酐2-3份、鄰苯二甲酸二丁酯5-10份、二氧化硅8-10份、氧化鋅150-200份和沉降硫磺0.5~1.5份。具體制備時，稱取各組分，過200目篩，混合3~5min，膠液均勻，抽真空2min，除去氣泡后，可以使用。通過抽真空，可以除去氣體和水分，可以提高粘接效果。

優(yōu)選的方案中，所述該膠粘劑采用按重量份計的以下原料制成：環(huán)氧樹脂100份、聚硫橡膠60份、順丁烯二酸酐3份、鄰苯二甲酸二丁酯6份、二氧化硅8份、氧化鋅180份和沉降硫磺1.5份。

采用該環(huán)氧膠粘劑，可以在室溫下（15℃~20℃）下固化成型，達(dá)到有效的粘接，不需要加溫、加壓，工藝比較便捷，粘接效果非常好。

制備所述的絕熱結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

1）絕熱層制備：在發(fā)動機(jī)殼體表面涂刷無初粘性的膠粘劑，晾干，將制備絕熱層的材料粘貼于發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)表面；

2）熱預(yù)壓步驟：在150℃，0.8MPa下，采用氣囊加壓的工藝，對粘貼后的絕熱層進(jìn)行預(yù)壓，

也可以采用真空預(yù)壓工藝，通過抽真空，除去粘接界面之間的氣體等，以提高粘接質(zhì)量；

3）模壓步驟：根據(jù)隔板錐體和隔板套筒的結(jié)構(gòu)，設(shè)計相應(yīng)的金屬模具，采用模壓工藝制備隔板錐體和隔板套筒，根據(jù)所選材料的固化特點(diǎn)，選取固化參數(shù)，固化成型；

4）表面處理步驟：對絕熱層、隔板錐體和隔板套筒的粘接部位進(jìn)行乙酸乙酯脫脂、打毛；

5）粘接步驟：用無初粘性的膠粘劑將隔板錐體與絕熱層進(jìn)行粘接；

6）固化步驟：將粘接好絕熱層與隔板錐體的發(fā)動機(jī)殼體置入固化爐內(nèi)，進(jìn)行加壓固化；

7）灌封步驟：取出固化后的發(fā)動機(jī)殼體，采用環(huán)氧膠粘劑粘接隔板套筒和隔板錐體，固化成型。

步驟6）中的固化工藝參數(shù)為150℃，0.8MPa下固化2h；步驟7）中固化工藝參數(shù)是在室溫下15℃~20℃固化4~6h。

進(jìn)一步地，步驟1）、5）所述的無初粘性的膠粘劑為BM-1膠或CH238膠。

本發(fā)明的工藝已成功應(yīng)用于多個型號上。研制產(chǎn)品二十余臺套，經(jīng)射線照相檢測產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性滿足要求，經(jīng)過了試驗(yàn)考核。

附圖說明

圖1是發(fā)動機(jī)燃燒室用隔板絕熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1、發(fā)動機(jī)殼體；2、絕熱層；3、推進(jìn)劑藥柱；4、隔板套筒；5、隔板錐體。