[发明专利]固体火箭发动机大喷管粘接压配工艺

说明书

本发明公开了一种固体火箭发动机大喷管粘接压配工艺，所述固体火箭发动机大喷管为组合式回转体结构，包括喷管壳体、扩散段绝热层、喉衬体及倒锥体绝热层；粘接压配工艺包括如下步骤：加工喷管壳体、加工扩散段绝热层毛坯、粘接喷管壳体与扩散段绝热层、粘接成形为喷管组件、加工喉衬体、粘接形成喷管。采用分段粘接方式保证喷管各部件粘接质量高，即贴合良好、气密性高、装配精度高，以及粘接过程可靠、方便。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机零部件技术领域，具体地指一种固体火箭发动机大喷管粘接压配工艺。

背景技术

近年来，伴随国家大力推动军民融合以及“互联网+航天”的产业升级变革，在全球新一轮工业革命的大背景下，中国航天领域在商业航天方面取得了突破性进展。目前国内外商业航天领域主要以液体火箭发动机作为动力，存在成本高、发射准备时间长、机动性差等缺点。因此，采用固体火箭发动机作为动力成为各国包括我国目前研究的重点领域。快舟火箭是一型低成本、高可靠性的通用型运载火箭，采用国际通用接口，主要为300kg级低轨小卫星提供发射服务，具有发射成本低、飞行可靠性高、入轨精度高、准备周期短、保障条件少等特点。该火箭有效提高了操作的便利性；由移动发射车在普通硬实地面实施发射，不需要复杂的发射塔架，简化了发射保障设施；火箭具有先进末级，可同时保证多轨道发射能力和高精度入轨姿态，满足一箭多星用户的快速发射和部署需求。

喷管是固体火箭的关键部件，位于火箭的尾部，是固体火箭的能量转换装置。快舟固体火箭喷管是国内直径和重量最大的喷管，直径达2m以上，具有高压强、能量转换效率高等特点。其主要由喷管壳体、扩散段绝热层、倒锥体绝热层以及喉衬体等粘接压配而成，各部件的间隙控制、粘接质量等成型工艺和制造质量对喷管发挥能量转换起着非常重要和关键性作用。

喷管为大尺寸回转体组合结构，其粘接配合面多要求高，扩散段绝热层、倒锥体绝热层以及喉衬体等非金属部件价格昂贵，如何保证粘接压配质量和效率，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是要针对大尺寸固体火箭喷管粘接配合部位多、粘接工序多、粘接面大及尺寸及重量大等结构特点，提供了一种能保证喷管各部件粘接质量高(贴合良好、气密性高、装配精度高)以及粘接过程可靠、方便的固体火箭发动机大喷管粘接压配工艺。

为实现上述目的，本发明所设计的固体火箭发动机大喷管粘接压配工艺，所述固体火箭发动机大喷管为组合式回转体结构，包括喷管壳体、扩散段绝热层、喉衬体及倒锥体绝热层；所述粘接压配工艺方法包括如下步骤：

1)将钛合金喷管壳体毛坯铸造成喷管壳体粗加工件，然后对喷管壳体粗加工件的内外型面车加工形成喷管壳体；

2)扩散段绝热层毛坯粘接前，车加工扩散段绝热层毛坯外型面的粘接部位和进口端凸台段形成扩散段绝热层，并保证粘接部位的外型面与喷管壳体内型面配车；

3)将喷管壳体与扩散段绝热层采用专用粘接夹具粘接；；

4)将半精加工后的倒锥体绝热层与步骤3)粘接而成的部件采用步骤3)中的专用粘接夹具粘接为喷管组件，并对喷管组件进行车加工并与喉衬体装配面尺寸进行精加工；

5)分别粗加工背衬和喉衬，并将背衬和喉衬粘接为喉衬体毛坯，并对喉衬体毛坯进行配车加工形成喉衬体，满足与喷管组件的粘接压配要求；

6)将喉衬体安装在专用喉衬体翻转夹具上，并对喉衬体各粘接压配面进行刷胶，刷胶完毕后翻转喉衬体进行吊装与喷管组件粘接压配成为喷管，并对喷管出口段及与发动机的装配接口尺寸进行加工。

进一步地，所述步骤1)中，钛合金喷管壳体毛坯铸造成喷管壳体粗加工件的同时采用近净尺寸成型喷管壳体粗加工件的内外型面，且内外型面的加工余量为2～3mm；铸造成喷管壳体粗加工件后、在内外型面车加工前进行热等静压稳定化处理；