[发明专利]一种固体发动机的硬隔板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体发动机的硬隔板，包括以下结构：帽沿，所述帽沿中部向一侧凸出形成凸部，所述凸部外表面有蜂窝状的多孔结构。同时还公开了所述硬隔板的制备方法，包括以下步骤：制备模具、制备碳化硅陶瓷浆料、制备硬隔板陶瓷生坯、烧结、铝合金与碳化硅材料的复合，制备所述硬隔板。本发明制备的硬隔板质量轻，应用于导弹中的发动机中时，发动机性能稳定，导弹射程大大提升，还可以应用于口径小于200mm的各类小口径脉冲固体发动机中。所述硬隔板制备过程简单，解决了陶瓷硬隔板难加工和易碎的问题，也降低了生产成本。

技术领域

本发明属于发动机领域，特别涉及一种固体发动机的硬隔板及其制备方法。

背景技术

脉冲固体发动机利用隔离装置将固体发动机燃烧室分成若干部分(例如发动机燃烧室中的硬隔板将燃烧室分为一级燃烧室和二级燃烧室，也可以用多个硬隔板将固体发动机燃烧室分成多级燃烧室)，进行多次关机和启动，合理分配推力及各脉冲间隔时间，实现导弹飞行弹道的最优控制和发动机能量的最优管理，全面提高各类战术导弹的性能。

以双脉冲固体发动机为例，与传统的单推力或单室发动机相比，具备四大优点：①具有双射程攻击能力；②射程更远、杀伤区域更大；③机动性更强、精度更高；④不可逃逸区更大。在同等条件下，采用双脉冲固体发动机作为动力系统的导弹，其末速度可提高20％，射程可增大约20％-30％，空域可扩大1.5-2倍。

脉冲固体发动机的隔板(也可称为隔舱)需要满足的条件是：1.一级燃烧室工作时(时间约为5s-40s)，隔板需要承受来自一级燃烧室的高温及压力(2000-3000℃，8-20Mpa压强)，不开裂，保证二级燃烧室药柱不会被点燃；2.一级燃烧室工作结束后10s-5mins，二级燃烧室开始工作，隔板需要在二级燃烧室加压后(2000-3000℃，1-5Mpa压强)快速碎裂，隔板处碎裂截面积直径需要大于2倍喷管直径，同时最大直径碎块需要小于0.5倍喷管直径，且碎块不得有尖锐棱角。

目前双脉冲固体发动机及多脉冲固体发动机的隔离装置主要分为非金属软隔板(仅用于双脉冲固体发动机)、非金属易碎式硬隔板以及金属膜片式隔板。

非金属软隔板的主要材料为橡胶(更常用的为高硅氧橡胶)，二级燃烧室内部填装固体火药，橡胶软隔板贴紧二级药柱，在一级燃烧室工作时，橡胶软隔板受到一层药柱的冲击力释放在二级药柱端，产生较小的变形。同时橡胶软隔板在高温下的升华可以有效吸收热能，避免高温点燃二级药柱。在二级燃烧室工作时，由于橡胶软隔板经过烧蚀已经变薄，且一级燃烧室对橡胶软隔板不提供支撑力，所以整体易于变形打开。然而橡胶软隔板也存在着以下缺陷：①其制备原因导致无法制备直径小于170mm的软隔板，使其无法应用于小口径导弹及火箭弹上；②由于一级燃烧室工作时对橡胶软隔板烧蚀作用存在差异，所以橡胶软隔板在二级燃烧室工作时打开的压强及时间存在极大的差异，很大程度上影响了飞控系统对火箭弹、导弹的姿态调整；③由于二级药柱需要紧贴橡胶软隔板，极大限制了固体发动机的结构。

非金属易碎式隔板目前主要采用玻璃/陶瓷材料，利用材料抗压强度远超抗拉强度的特性，使隔板在凸面承受高压(即隔板在凸面承受一级燃烧室工作时的高压)时不碎裂，隔板凸面承压未碎裂后凹面受压(即隔板在凹面承受二级燃烧室工作的高压)较易破碎。然而陶瓷隔板也存在以下使用缺陷：①因陶瓷材料的性能，着刻痕难加工、遇震易碎裂；②陶瓷隔板需要钢制支撑结构，使其重量大幅增加(以150-200mm口径为例，其重量超过5kg)；③陶瓷隔板破碎时产生的碎块极易对一级燃烧室内壁的绝热层形成划伤，导致二级燃烧室工作时高温燃气对一级燃烧室内壁形成烧蚀，最终形成穿孔等严重影响武器正常工作的缺陷。