本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機絕熱層制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層纏繞成型方法。
背景技術(shù)：
固體火箭發(fā)動機是一種性能優(yōu)越的火箭動力裝置，由燃燒室、推進劑、點火裝置和噴管等部件組成。燃燒室是貯存推進劑的容器，也是提供燃燒的空間，要承受高溫3000℃以上、高壓燃氣流沖刷。燃燒室內(nèi)絕熱層是一層置于殼體內(nèi)表面與推進劑之問的隔熱防護材料，其主要功能是通過自身的不斷分解、燒蝕帶走大部分熱量以緩解高溫燃氣溫度向殼體的傳遞速度，避免殼體達到危機結(jié)構(gòu)完整性的溫度，保證發(fā)動機正常工作。燃燒室結(jié)構(gòu)的完整性與可靠性，不僅取決于殼體材料的性能，在很大程度上取決于燃燒室殼體內(nèi)絕熱材料性能的先進性和成型工藝的可靠性。
目前固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層成型最主要的工藝為手工粘貼成型。由于絕熱層貼片過程采用手工貼片，人為操作影響產(chǎn)品可靠性，原材料利用率低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層纏繞成型方法，該方法可有效提高質(zhì)量可靠性、降低絕熱層重量、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層纏繞成型方法，其特征在于，它包括如下步驟：
步驟1：對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模的外表面進行絕熱層纏繞，絕熱層纏繞的方法為，通過三元乙丙橡膠帶采用環(huán)向多層纏繞方式對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模外表面的芯模一側(cè)赤道線至另一側(cè)赤道線之間的區(qū)域進行纏繞，直至環(huán)向多層纏繞的三元乙丙橡膠帶達到所需要的絕熱層厚度；
步驟2：對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模上的三元乙丙橡膠纏繞層進行玻璃纖維干紗螺旋纏繞壓實，壓實后拆除玻璃纖維干紗，進行碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料纖維纏繞工序，形成纖維纏繞層；
步驟3：纖維纏繞工序完成后，對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模上的三元乙丙橡膠纏繞層與纖維纏繞層共固化處理，固化脫模后，完成固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模絕熱層制作。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明通過以上設(shè)計，能實現(xiàn)多層無縫搭接絕熱層成型，實現(xiàn)筒身段絕熱層變厚度整體成型，提高質(zhì)量可靠性、降低絕熱層重量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：
本發(fā)明的固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層纏繞成型方法，通過將帶有背襯紙的薄帶狀三元乙丙橡膠為原材料，并應(yīng)用數(shù)控纏繞技術(shù)將橡膠帶加壓纏繞在纏繞芯模上，形成多層無縫搭接絕熱層，實現(xiàn)筒身段絕熱層變厚度整體成型，提高了質(zhì)量可靠性、降低了絕熱層重量，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本，具體來說該方法包括如下步驟：
步驟1：對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模的外表面進行絕熱層纏繞(數(shù)控程序自動纏繞)，絕熱層纏繞的方法為，通過三元乙丙橡膠帶(三元乙丙橡膠，抗燒蝕性能優(yōu)良，密度低)采用環(huán)向多層纏繞方式(橡膠薄帶厚度較薄，只有多層纏繞才能實現(xiàn)內(nèi)絕熱層總厚度)對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模外表面的芯模一側(cè)赤道線至另一側(cè)赤道線之間的區(qū)域進行纏繞，直至環(huán)向多層纏繞的三元乙丙橡膠帶達到所需要的絕熱層厚度(1.5～30mm)；
步驟2：對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模上的三元乙丙橡膠纏繞層進行玻璃纖維干紗螺旋纏繞壓實(采用多股玻璃纖維干紗螺旋纏繞加壓，單根紗張力10～30n)，壓實后拆除玻璃纖維干紗，進行碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料纖維纏繞工序，形成纖維纏繞層；
步驟3：纖維纏繞工序完成后，對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模上的三元乙丙橡膠纏繞層與纖維纏繞層共固化處理(碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料與三元乙丙橡膠內(nèi)絕熱層采用同種固化工藝固化，固化工藝采用階梯固化工藝)，固化脫模后，完成固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模絕熱層制作。
上述技術(shù)方案中，所述三元乙丙橡膠帶為帶有背襯紙的薄帶狀三元乙丙橡膠帶，所述三元乙丙橡膠帶邊緣橡膠厚度為中間橡膠厚度的二分之一。薄帶狀三元乙丙有一定自粘性且材料自身強度較低，通過背襯紙能夠方便的進行纏繞和施加張力。邊緣厚度為中間厚度二分之一能實現(xiàn)相鄰兩片材料搭接后厚度相等，實現(xiàn)等厚度。
上述技術(shù)方案中，所述三元乙丙橡膠帶的環(huán)向多層纏繞方式能多層無縫搭接成型，實現(xiàn)絕熱層的變厚度整體成型。
上述技術(shù)方案中，所述三元乙丙橡膠纏繞層與纖維纏繞層共固化處理的共固化溫度為90～150℃。
上述技術(shù)方案中，所述三元乙丙橡膠纏繞層與纖維纏繞層共固化處理的共固化時間為10～15小時。共固化溫度與時間按照上述范圍是三元乙丙橡膠與碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料最佳固化工藝溫度與時間。
上述技術(shù)方案中，所述三元乙丙橡膠帶的環(huán)向多層纏繞張力為5～15n。上述纖維纏繞張力能保證三元乙丙薄帶緊密嚴實的纏繞在芯模表面。
上述技術(shù)方案的步驟1前還包括如下準備工作：根據(jù)固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模外表面的三維模型及尺寸參數(shù)，確定三元乙丙橡膠帶的用量及尺寸。根據(jù)三元乙丙橡膠帶的用量及尺寸利用三輥煉膠機精確下料并收卷，制成所需的三元乙丙橡膠帶。
上述技術(shù)方案的步驟2中，對固體火箭發(fā)動機內(nèi)絕熱層芯模上的三元乙丙橡膠纏繞層進行壓實的方法為采用纏繞干紗加壓，加壓完成后拆除干紗。玻璃纖維干紗加壓能將三元乙丙內(nèi)絕熱層致密加壓。張力致密均勻且持久，加壓效果好。
實施例1：
將纏繞芯模吊裝在布帶式數(shù)控纏繞機主軸上；在纏繞芯模表面粘貼用于脫模的薄膜或刷涂脫模劑；根據(jù)產(chǎn)品三維模型及設(shè)計尺寸，計算內(nèi)絕熱層成型所需要的三元乙丙橡膠數(shù)量，并根據(jù)產(chǎn)品相關(guān)尺寸，編制數(shù)控纏繞程序；利用改制的三輥煉膠機精確下料并收卷，下料的三元乙丙橡膠薄帶中間厚度為邊緣(搭接邊)厚度的兩倍；從纏繞芯模一側(cè)赤道線開始纏繞，從一側(cè)赤道線纏繞至另一側(cè)赤道線，按照數(shù)控程序纏繞至所需的內(nèi)絕熱層厚度；對兩側(cè)赤道線處多余的三元乙丙橡膠進行剪裁，臺階進行打磨，形成圓滑過渡；纏繞完成后對內(nèi)絕熱層加壓，加壓采用纏繞干紗加壓，加壓完成后拆除干紗；內(nèi)絕熱層制作后，進行后續(xù)纏繞工序，纏繞工序完成后，內(nèi)絕熱層與纏繞層共固化，固化為階梯固化，固化脫模后完成內(nèi)絕熱層成型。
本發(fā)明利用數(shù)控纏繞技術(shù)、實現(xiàn)內(nèi)絕熱層橡膠軟片搭接纏繞成型，實現(xiàn)絕熱層等厚度成型。
本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。