[發明專利]亞聲速分離線單軸擺動噴管用噴管柔性堵蓋成型方法及模具

有效

• 申請號: 201611100983.1
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106738561B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 陳祥;余天雄;初敬生;劉虎
• 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: B29C43/14
• 分類號: B29C43/14;B29C43/36;B29C43/56;B29C43/58;B29L31/26;B29L31/30
• 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;張繼巍

本發明公開了一種亞聲速分離線單軸擺動噴管用噴管柔性堵蓋成型方法，柔性堵蓋成型模具的設計制造、制作膠片、裁剪膠片、制備圓臺膠片：將兩張環形膠片均裁剪一個扇環，然后將扇環的兩邊對合形成圓臺膠片、制備尼龍夾布、柔性堵蓋模壓成型。采用尼龍夾布增強柔性堵蓋厚壁處的強度，且對尼龍夾布結構和表面親和性進行了二次設計和處理，解決了普通尼龍夾布模壓過程中跑絲至薄壁部分導致柔性堵蓋漏氣的問題，解決了普通尼龍夾布與天然橡膠結合力差的問題，大大提高了柔性堵蓋的強度和工藝性，且工藝簡單、成本低廉；采用薄壁厚壁一體模壓成型的方式制備柔性堵蓋解決了亞聲速分離線單軸擺動噴管的柔性堵蓋漏氣問題，提高了安全性。

技術領域

本發明屬于固體火箭發動機零部件加工技術領域，具體涉及一種亞聲速分離線單軸擺動噴管用噴管柔性堵蓋成型方法及模具。

背景技術

固體火箭發動機是航天飛行器的動力裝置，由燃燒室(裝有推進劑藥柱)、噴管及點火器等主要部分組成。噴管位于燃燒室的尾部，由收斂段、喉襯及擴張段三部分組成，是固體火箭發動機的能量轉換裝置。

噴管堵蓋通過粘接或螺釘安裝在噴管的收斂段、喉襯或擴張段上，其主要功能有三個方面：a)封閉發動機燃燒室，起防潮、防塵作用；b)點火時為固體火箭發動機提供一個瞬時密閉容器，使燃氣在燃燒室內停留一段時間，有利于點火壓強的建立，縮短點火延遲時間，實現可靠點火。如果噴管堵蓋打開壓強低，可造成點火延遲期增加，點火藥能量損失增大，嚴重時可出現發動機熄火；當打開壓強過高，引起過高的初始點火壓強峰，嚴重時可致使固體火箭發動機爆炸；c)作為尾部點火器的安裝支架。

根據工作用途，噴管堵蓋可分為蓄壓防塵防潮作用的環境堵蓋、專門設計的防塵防潮堵蓋、點火器支架式堵蓋、流量限制的結構形式堵蓋等。按其形狀，噴管堵蓋有球形堵蓋、平堵蓋、開槽式堵蓋、片形堵蓋、內凹形堵蓋和異型堵蓋等；按其安裝位置，可分為擴張段頭部、擴張段內型面、擴張段與喉襯的間隙、喉襯與收斂段的間隙和收斂段頭部等位置的噴管堵蓋；按其材料，可分為金屬堵蓋和非金屬堵蓋，金屬堵蓋又可分為純鋁堵蓋、硬鋁堵蓋及銅堵蓋等，非金屬堵蓋可分為復合材料堵蓋、泡沫塑料堵蓋和橡膠堵蓋等。由于噴管堵蓋為薄壁件且容易變形，在噴管研制過程中，出現了很多技術問題，如常出現漏氣現象，使得噴管堵蓋在存儲過程中被吹出，打開壓強偏低或偏高和噴管堵蓋無法打開導致固體火箭發動機爆炸等問題。

特別是對于一種亞聲速分離線的單軸擺動噴管，噴管堵蓋不僅在固體火箭發動機存儲和運輸過程中起防塵、防潮作用，而且在固體火箭發動機點火前后，噴管做擺動動作時也應具有密封作用和在規定壓強下打開的功能。

傳統的金屬堵蓋飛出質量大、安全性低；復合材料堵蓋和泡沫塑料堵蓋柔性差、變形大、容易漏氣。目前亞聲速分離線的單軸擺動噴管噴管堵蓋多采用橡膠制成的柔性堵蓋，分成堵蓋一和堵蓋二兩部分。堵蓋一為厚度1mm左右的異型薄壁橡膠件，一邊粘接于收斂段內型面上，另一邊跨過噴管亞聲速分離線與堵蓋二搭接粘接在一起，在噴管擺動時堵蓋一能適應一定的拉伸變形，不會造成過大的擺動力矩，也不會形成過大的剝離力導致粘接面脫粘，主要起密封作用。堵蓋二為厚度3mm左右的夾布橡膠件，粘接于喉襯內型面上，其在0.5～2.5MPa壓強下可以以破壞形式打開，不僅起密封作用，而且起保證發動機點火壓強的作用。但該技術方案粘接面多，工藝復雜，密封可靠性差，噴管擺動后經常出現粘接面脫粘漏氣的現象。

發明內容

本發明的目的就是要針對傳統加工方法的不足，提供一種提高固體火箭發動機密封可靠性和安全性的亞聲速分離線單軸擺動噴管用噴管柔性堵蓋成型方法及模具。

為實現上述目的，本發明所設計的亞聲速分離線單軸擺動噴管用噴管柔性堵蓋成型方法，所述柔性堵蓋結構的尺寸參數包括厚壁母線長度L、薄壁母線長度l、厚壁厚度M及薄壁厚度m，所述柔性堵蓋的成型方法包括如下步驟：

1)柔性堵蓋成型模具的設計制造：按柔性堵蓋結構尺寸和橡膠模壓收縮率設計制造柔性堵蓋成型模具，且成型模具的型腔尺寸比柔性堵蓋的外形尺寸大2～3％；