[发明专利]一种复合材料缠绕再生冷却推力室及加工工艺

说明书

本发明提供一种复合材料缠绕再生冷却推力室及加工工艺，涉及液体火箭发动机领域。复合材料缠绕再生冷却推力室包括推力室本体和复合材料层；推力室本体的外侧壁上设有冷却槽；复合材料层套设于推力室本体上，复合材料层包覆冷却槽以形成冷却通道，复合材料层由复合纤维在推力室本体上缠绕成型。加工成型有冷却槽的推力室本体外侧壁相当于夹层结构的内壳，套设在推力室本体上的复合材料层相当于夹层结构的外壳。由于复合材料层为复合纤维在推力室本体上缠绕成型，加工过程中没有采用钎焊工艺，故推力室本体的壁厚、冷却通道的高度不受钎焊技术条件的限制，可以使推力室本体的壁厚更小、使冷却通道的高度更低，从而提高冷却通道的冷却效果。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机领域，尤其涉及一种复合材料缠绕再生冷却推力室及加工工艺。

背景技术

再生冷却是指将推力室身部的侧壁设计为夹层结构，形成内壳、外壳以及位于内壳与外壳之间的再生冷却通道，并使推进剂流过再生冷却通道，从而对内壳进行对流冷却的热防护方法，在中等推力和大推力液体火箭发动机上得到广泛应用。

再生冷却通道的结构极为复杂，加工难度很大，而火箭发动机对可靠性的要求又很高。因此，在加工再生冷却通道时，必须保证极高的加工质量。

目前，采用钎焊工艺加工再生冷却通道是较为常见的做法。但是，受到钎焊技术条件的限制，采用钎焊工艺加工再生冷却通道时存在推力室壁厚增加、冷却通道高度增加等缺陷，导致再生冷却通道的冷却效果降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种复合材料缠绕再生冷却推力室。

本发明提供如下技术方案：

一种复合材料缠绕再生冷却推力室，包括推力室本体和复合材料层；

所述推力室本体的外侧壁上设有冷却槽；

所述复合材料层套设于所述推力室本体上，所述复合材料层包覆所述冷却槽以形成冷却通道，所述复合材料层由复合纤维在所述推力室本体上缠绕成型。

作为对所述复合材料缠绕再生冷却推力室的进一步可选的方案，所述复合材料层包括内层、中层和外层，所述内层和所述外层中的所述复合纤维沿所述推力室本体的周向缠绕，所述中层中的所述复合纤维呈螺旋形缠绕。

作为对所述复合材料缠绕再生冷却推力室的进一步可选的方案，所述复合纤维为膨体聚四氟乙烯纤维。

作为对所述复合材料缠绕再生冷却推力室的进一步可选的方案，所述推力室本体的外侧壁上设有肋板和盖板；

所述肋板沿所述推力室本体的轴向设置，所述肋板设有多个，多个所述肋板沿所述推力室本体的周向排列，以形成所述冷却槽；

所述盖板成对设置在所述复合材料层沿所述推力室本体轴向的两端，所述盖板同时与所述推力室本体和所述复合材料层密封连接，所述盖板上设有冷却剂入口和冷却剂出口。

作为对所述复合材料缠绕再生冷却推力室的进一步可选的方案，所述推力室本体包括燃烧室段和拉瓦尔喷管段，所述燃烧室段和所述拉瓦尔喷管段上分别设有所述冷却槽；

所述复合材料层设有至少两个，至少两个所述复合材料层分别套设在所述燃烧室段和所述拉瓦尔喷管段上。

本发明的另一目的是提供一种加工工艺。

本发明提供如下技术方案：

一种加工工艺，用于在推力室本体上加工冷却通道，包括：

在所述推力室本体的外侧壁上加工冷却槽；

在所述推力室本体上缠绕复合纤维，形成包覆所述冷却槽的复合材料层。