[实用新型]Z向增强的复合材料发动机喷管

说明书

本实用新型公开了一种Z向增强的复合材料发动机喷管，包括C/C复合材料喉衬、烧蚀层、隔热层以及复合材料壳体，其中，C/C复合材料喉衬为碳纤维编织成预制件后经化学气相沉积工艺制成而成，C/C复合材料喉衬的外边缘为带捻碳纤维束；在C/C复合材料喉衬的带捻碳纤维束上经纤维或布带预浸料缠绕并固化后形成烧蚀层，带捻碳纤维束插入烧蚀层内部；烧蚀层的一侧通过纤维或布带预浸料斜缠并固化形成隔热层，带捻碳纤维束插入隔热层内部；隔热层的一侧通过纤维或布带铺放或缠绕成型复合材料壳体。本实用新型提出的Z向增强的复合材料发动机喷管，提高了层间作用力，减少烧蚀层被气流冲刷而剥落的几率。

技术领域

本实用新型涉及固体火箭发动机技术领域，尤其涉及一种Z向增强的复合材料发动机喷管。

背景技术

固体火箭发动机成型材料的轻量和高强是固体推进技术的永恒的发展目标。使用复合材料替代传统金属材料是减少火箭发动机的消极质量的有效方法，比如使用碳纤维缠绕壳体能够明显降低固体火箭发动机的整体质量。

固体发动机喷管也可以采用纤维（或者布带）材料缠绕成型以降低消极质量，然而，由于缠绕的纤维和布带层间作用力不强，在高温高压气体的烧蚀作用下，其烧蚀层极易被气流冲刷而剥落。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种Z向增强的复合材料发动机喷管，旨在提高层间作用力。

为实现上述目的，本实用新型提供一种Z向增强的复合材料发动机喷管，包括C/C复合材料喉衬、烧蚀层、隔热层以及复合材料壳体，其中，

所述C/C复合材料喉衬为碳纤维编织成预制件后经化学气相沉积工艺制成而成，C/C复合材料喉衬的外边缘为带捻碳纤维束；

在所述C/C复合材料喉衬的带捻碳纤维束上经纤维或布带预浸料缠绕并固化后形成烧蚀层，带捻碳纤维束插入烧蚀层内部；

所述烧蚀层的一侧通过纤维或布带预浸料斜缠并固化形成隔热层，带捻碳纤维束插入隔热层内部；

所述隔热层的一侧通过纤维或布带铺放或缠绕成型复合材料壳体。

优选地，所述C/C复合材料喉衬外部的带捻碳纤维束直径为1.05~1.15mm。

优选地，所述C/C复合材料喉衬外部的带捻碳纤维束的长度为5~6 mm。

优选地，所述C/C复合材料喉衬由预留长度为5~20 mm，直径为0.2~1.5 mm碳纤维束经编织形成预制件后再经化学气相沉积工艺制成。

优选地，所述烧蚀层通过纤维或布带以5°~15°的缠绕角缠绕形成。

优选地，所述C/C复合材料喉衬的密度为1.70 g/cm³至1.90 g/cm³。

优选地，所述复合材料壳体通过纤维或布带以50°~70°的缠绕角缠绕成型。

优选地，所述复合材料壳体的一侧设置有法兰。

本实用新型提出的Z向增强的复合材料发动机喷管，具有以下有益效果：

（1）喷管一体成型，生产工艺简单，无结构缺陷；

（2）缠绕法成型，使其质轻，能明显降低消极质量；

（3）C/C复合材料喉衬与烧蚀层和隔热层之间通过带捻碳纤维束进行层间增强，不会被气流层层剥离，其耐烧蚀能力强。

附图说明

图1为本实用新型Z向增强的复合材料发动机喷管的结构示意图；

图2为本实用新型Z向增强的复合材料发动机喷管中预制件的结构示意图；