[发明专利]航天运载器的发动机喷管制备方法

说明书

本发明提供了一种航天运载器的发动机喷管制备方法，包括：提供发动机喷管基体和外壳，其中发动机喷管基体的外表面至少包括间隔设置的两条突肋，两条突肋及发动机喷管基体在两条突肋之间的部分形成凹槽；将外壳匹配地设置在发动机喷管基体的外侧，其中外壳的靠近发动机基体一侧与突肋紧密接触；以及在外壳的远离突肋的表面上，使激光发生装置产生的激光沿对应突肋的位置移动，以将外壳通过与突肋的焊接固定到所述发动机喷管基体上，从而凹槽和外壳形成供冷却液流动的冷却通道。本发明的发动机喷管的制备方法中采用激光焊接方法，通过直接在发动机喷管外壳外侧将外壳与发动机基体直接焊接，可以大幅简化焊接工艺，降低焊接成本，提高焊接质量。

技术领域

本发明涉及航天运载器发动机设计技术领域，具体涉及一种航天运载器的发动机喷管制备方法。

背景技术

喷管是液体火箭发动机中负责将燃气膨胀加速喷出，获得反推力的部件。为了承受燃气的高温，喷管一般采用主动冷却技术。例如，可以由一种推进剂在喷管结构内数百个微小通道中流过，以带走燃气的热量，保证喷管结构的材料(例如，金属材料)不被燃气烧蚀、烧毁，这种结构也被称为冷却夹套结构。

喷管的冷却夹套结构，由铣槽内壁和外壁组成。在内壁上，例如，可以通过铣削的办法加工出数百个流动通道，再将内外壁焊接到一起，形成一周数百个封闭的，上下贯通的冷却通道。

由于冷却通道内流动的推进剂压力远高于外界的燃气压力、大气压力(冷却剂压力从几十个大气压到几百个大气压)，因此要求内壁与铣槽内壁在内外壁贴合处(肋的顶端)，必须形成具有良好力学性能的结合，以将各个冷却通道彼此隔离。这些彼此隔离的冷却通道可以形成数百个封闭的管型通道，用以承受来自冷却通道内的推进剂施加的高压。如果内外壁焊接不牢固，可能会冷却通道内的推进剂高压的作用下，使得内外壁贴合处脱开。一旦出现这种情况，轻则造成发动机喷管的局部结构失稳、撕裂，重则导致喷管烧毁、发动机冷却失效，火箭飞行失败。

现有的内外夹套的焊接方法包括真空加压钎焊和扩散焊，但这两种焊接方法的焊接工艺较为复杂，焊接成本高，增加了发动机喷管的生产成本。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提出一种航天运载器的发动机喷管制备方法，可以大大降低焊接工艺要求，提高焊接的灵活性，降低焊接成本。

本发明提供了一种火箭发动机喷管的制备方法，包括：提供发动机喷管基体和外壳，其中所述发动机喷管基体的外表面至少包括间隔设置的两条突肋，所述两条突肋及所述发动机喷管基体在所述两条突肋之间的部分形成凹槽；将所述外壳匹配地设置在所述发动机喷管基体的外侧，其中所述外壳的靠近所述发动机基体一侧与所述突肋紧密接触；以及在所述外壳的远离所述突肋的表面上，使激光发生装置产生的激光沿对应所述突肋的位置移动，以将所述外壳通过与所述突肋的焊接固定到所述发动机喷管基体上，从而所述凹槽和所述外壳形成供冷却液流动的冷却通道。

在一个实施例中，所述发动机喷管基体的外表面包括间隔设置的多条突肋，从而各相邻的突肋在所述发动机喷管基体的所述外表面限定多个凹槽；所述将所述外壳匹配的设置在所述发动机喷管基体的外侧，其中所述外壳的靠近所述发动机基体一侧与所述突肋紧密接触包括：所述外壳的靠近所述发动机基体一侧与所述多条突肋紧密接触；以及在所述外壳的远离所述多条突肋的表面上，使激光发生装置产生的激光依次沿对应所述多条突肋的位置移动，以将所述外壳通过与所述多条突肋的焊接固定到所述发动机喷管基体上，从而所述多个凹槽和所述外壳形成供冷却液流动的多个冷却通道。

在一个实施例中，所述在所述外壳的远离所述多条突肋的表面上，使激光发生装置产生的激光沿对应所述多条突肋的位置移动，以将所述外壳通过与所述多条突肋的焊接固定到所述发动机喷管基体上，从而所述多个凹槽和所述外壳形成供冷却液流动的多个冷却通道包括：使所述激光发生装置的激光焊接头与所述外壳外侧的对应所述多条突肋的位置之间的距离保持不变，以及使所述激光发生装置沿对应所述多条突肋的位置匀速运动。