[发明专利]一种火箭发动机全复合材料壳体的制造方法

说明书

本发明公开了一种火箭发动机全复合材料壳体的制造方法，包括以下步骤：1）制作接头；2）制作芯模中段；3）制作裙；4）制作绝热芯模：在步骤2）在步骤1）制得的接头上靠近芯模的端面制作橡胶层，再将所述接头连同封头橡胶层安装在芯模的两端，最后在芯模中段的表面采用铺贴工艺进行绝热层铺层，铺层后抽真空预压实，得到绝热芯模；5）纤维缠绕：将浸渍过树脂的碳纤维纱通过螺旋倾斜缠绕配合环向缠绕缠绕在所述绝热芯模上，缠绕过程需刮除缠绕层表面胶液，纤维缠绕结束后，将步骤3）制得的裙套装在缠绕有纤维的芯模两端，固定好后进行环向缠绕；6）固化；7）脱模，具有减重效果明显、可靠性高、成本低、爆破压力高特点。

技术领域

本发明涉及一种火箭发动机，特别涉及一种火箭发动机壳体。

背景技术

复合材料具有高比强、高比模、尺寸稳定、可设计性强等特点，已经成为继铝合金、钛合金和钢之后最重要的航空航天结构材料之一，在航空航天领域得到了广泛应用。

随着航空航天事业的迅猛发展，对结构器件的重量更加严格。轻质、高强复合材料对于减轻发动机的重量、提高飞行器的性能、降低发射成本具有重要意义。

在20世纪60年代，复合材料发动机壳体在美国火箭发动机上使用，随后，各国均对其进行了大量的研究工作，目前大多数火箭发动机上采用碳纤维缠绕环氧树脂复合材料，但其法兰接头等零件仍采用金属材料，减重有进一步提升的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种火箭发动机全复合材料壳体的制造方法，具有减重效果明显、可靠性高、成本低、爆破压力高特点。

本发明的目的是这样实现的：一种火箭发动机全复合材料壳体的制造方法，包括以下步骤：

1）制作接头：使用碳纤维预浸料通过铺层工艺进行接头制作，铺层结束后加热加压固化得到接头，备用；

2）制作芯模中段；

3）制作裙：采用碳纤维预浸料通过铺层工艺进行裙的制作，铺层结束后加热加压固化得到裙，备用；

4）制作绝热芯模：在步骤2）中制得的芯模中段的表面包裹一层脱模布，并在步骤1）制得的接头上靠近芯模的端面通过铺贴、模压工艺形成封头橡胶层，再将所述接头连同封头橡胶层安装在芯模的两端，最后在芯模中段的表面采用铺贴工艺进行绝热层铺层，铺层后抽真空预压实，得到绝热芯模；

5）纤维缠绕：将浸渍过树脂的碳纤维纱通过螺旋倾斜缠绕配合环向缠绕缠绕在所述绝热芯模上，缠绕过程中保持碳纤维纱的张力在设定范围，缠绕过程需刮除缠绕层表面胶液，纤维缠绕结束后，将步骤3）制得的裙套装在缠绕有纤维的芯模两端，固定好后进行环向缠绕；

6）固化：缠绕结束后，在缠绕机上旋转一段时间，再将复合材料壳体进烘箱进行升温固化，冷却后出炉，固化过程中保持复合材料壳体旋转；

7）脱模：固化成型后，往壳体内冲水溶解可溶芯模，进行脱模，并将壳体内部清理干，烘干残留的水分，得到全复合材料壳体。

作为本发明的进一步限定，步骤4）中制作橡胶层的具体方法如下：在所述下模中由下至上依次铺贴第一橡胶层、第二橡胶层以及第三橡胶层，在铺贴第一橡胶层过程中放入所述接头，在铺贴第二橡胶层与第三橡胶层过程之间放入编织层，得到绝热接头。

作为本发明的进一步限定，铺贴前使用聚四氟乙烯烧结工艺对铺贴绝热橡胶层用模具表面进行处理。

作为本发明的进一步限定，第一橡胶层的铺贴工艺具体为：首先在下模表面刷涂胶黏剂，同时使用胶黏剂刷涂橡胶料片，晾干后铺贴在模具对应位置表面压实，然后在接头上与橡胶料片粘接区域涂刷胶黏剂，晾干后将接头放入下模中压实，最后使用胶黏剂刷涂橡胶料片，晾干后铺贴在接头的表面压实。