[发明专利]一种整体式非金属发动机空体及其绝热层同步成形工艺

说明书

本发明涉及一种整体式非金属发动机空体及其绝热层同步成形工艺，属于火箭发动机领域。本发明的成形工艺：加工前接头和后接头，前接头和后接头均为金属材料加工而成的环形连接件；加工前芯模和后芯模，后芯模与前芯模螺纹对接，形成与拉瓦尔喷管内形相匹配的缠绕支撑平面；在前芯模和后芯模的定形段上涂抹脱模剂和绝热涂料；喉衬套在后芯模与前芯模的螺纹对接处；将玻璃纤维丝通过缠绕工艺缠绕固定在前接头和后接头之间，卸下前芯模和后芯模后得到内壁附着绝热层的整体式非金属火箭发动机空体。本发明的成形工艺实现了火箭发动机空体及其绝热层同步成形，绝热层厚度均匀。

技术领域

本发明涉及一种整体式非金属发动机空体及其绝热层同步成形工艺，属于火箭发动机领域。

背景技术

火箭发动机空体主要由燃烧室壳体和喷管组成，燃烧室壳体包括金属壳体和非金属壳体，喷管由金属与耐高温、耐冲刷材料模压而成，传统燃烧室壳体与喷管之间采用螺纹连接或者键连接。金属燃烧室壳体与模压喷管连接的火箭发动机空体虽然连接强度高，但存在消极重量大，成本高的缺点，非金属燃烧室壳体与模压喷管连接的火箭发动机空体质量轻，但存在连接强度低、装配过程复杂、制造成本高的缺点。

另外，火箭发动机空体的绝热层是保证火箭发动机持续作用的重要组成，火箭发动机空体在使用前需要在其内壁附着绝热层，传统火箭发动机空体的绝热层成形工艺主要有人工粘贴绝热橡胶和人工滚涂涂料并固化等，传统存在以下几个缺点：

1)人工粘贴绝热橡胶或滚涂涂料时，由于手工操作，导致绝热层厚度的精度差；

2)对小口径火箭发动机壳体进行人工粘贴绝热橡胶或滚涂涂料时，由于操作空间小，增加了操作难度。

3)人工粘贴绝热橡胶或滚涂涂料时，遇到内腔台阶面，绝热涂层不容易成形。

发明内容

本发明的目的是一方面要解决传统火箭发动机空体存在消极质量大、连接强度低、制造成本高等问题，而提供一种整体式非金属发动机空体及其加工模具；另一方面针对火箭发动机空体成形后，传统绝热层的成形工艺存在成形精度差、操作难度大的技术难点，为此提供一种整体式非金属发动机空体及其绝热层同步成形工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种整体式非金属火箭发动机空体，包括前接头、管体、喉衬、后接头；

前接头为金属材料加工而成的环形连接件，前接头的内壁加工有连接螺纹，前接头的外壁后端为向后收敛的锥面；

后接头为金属材料加工而成的环形连接件，后接头的外壁后端加工有连接螺纹，后接头的外壁前端为向后扩张的锥面；

管体为通过支撑模具经缠绕工艺缠绕固定在前接头和后接头之间的非金属纤维丝，管体的内腔前段为发动机装药填充腔，管体的内腔后段的中部镶嵌有喉衬，管体的内腔后段与后接头对接后形成前段收敛后段扩张的拉瓦尔喷管内形。

所述前接头后端向后收敛的锥面上轴向加工有齿状阶梯，以增大非金属纤维丝在该端与前接头缠绕时的连接力。

所述后接头前端向后扩张的锥面上轴向加工有齿状阶梯，以增大非金属纤维丝在该端与后接头缠绕时的连接力。

所述非金属纤维丝优选为玻璃纤维丝或碳纤维丝。

本发明的一种用于加工整体式非金属火箭发动机空体的模具，包括前芯模和后芯模；

前芯模的后端外形依次为与发动机装药填充腔内形、拉瓦尔管的喷管收敛前段的内形相匹配的定形段，前芯模的后端端部中心开有螺纹连接孔；前芯模定形段的前端外壁加工有与发动机装药填充腔前端口部相匹配的螺纹连接段，前芯模的螺纹连接段的前端径向开有圆周均布的定位螺孔，前芯模前端定位螺孔的开孔位置前端向外延伸有环形定位台；