[发明专利]一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管及其加工方法

说明书

本发明公开一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管，具有内部喷管通道，包括回转式壳体，壳体具有收敛段和扩张段，所述扩张段内壁设置扩张保护层，扩张段远离开口的一端延伸形成收敛段，收敛段与扩张段的连接处的外壁还设置有收敛固定壳体15，收敛段内壁设置背衬；收敛固定壳体15靠近收敛段的一侧与扩张段外壁之间设置有收敛保护层，背衬上由外向内依次设置第一耐烧蚀层及第二耐烧蚀层，第一耐烧蚀层与第二耐烧蚀层之间设置堵盖，堵盖完全封堵内部喷管通道；还提供一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管的加工方法。本发明降低了金属材料的用量，重量相较于传统方式有所降低，提高了潜入式喷管耐烧蚀性能，并简化了烧蚀层的加工工艺难度，节约了喷管的成本。

技术领域

本发明涉及火箭喷管领域，具体是一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管及其加工方法。

背景技术

喷管是固体火箭发动机能量转换的装置，主要功能为通过喷管喉部面积控制燃气的质量流率，使燃烧室内的燃气压强保持在预定水平，并确保装药的正常燃烧，使推进剂燃烧产物膨胀加速，将其热能充分转换为燃气的动能，通过燃气的高速喷出获得反作用推力。其中，喷管成本约占发动机总成本的22％-26％，其中原材料占13％-14％，工时9％-12％。显然优化喷管设计结构，对降低喷管成本具有重要意义。

现有的潜入式喷管是将喷管一部分嵌入燃烧室，收敛段及喉衬直接接触燃烧室燃气，燃气会对喷管收敛段和喉衬进行冲刷，并且产生大量的烧蚀。在喷管设计时，多采用金属喉衬降低喷管烧蚀率(金属喉衬烧蚀率较低)，保持喷管喉部面积一致性，保证固体火箭发动机稳定的推力，但采用金属喉衬极大的增加了喷管的重量，并且价格昂贵。

在专利“一种固体火箭低烧蚀喉衬”一文中，喉衬采用非金属材料，在易烧蚀区域设置多个凹槽，并安装金属散热环，利用金属高温相变吸收热量，来保护喉衬主体，降低喉衬主体烧蚀率。此专利方法虽然降低了喷管烧蚀率，但对加工工艺要求较高，同样会增加喷管的成本。

发明内容

为解决现有技术中喷管成本高的缺陷，本发明提供一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管及其加工方法，制作简单，成本低。

本发明的第一方面，提供一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管，具有内部喷管通道，包括回转式壳体，所述壳体包括收敛段和扩张段，所述扩张段形成开口逐渐扩大的喇叭口形，所述扩张段内壁设置扩张保护层，所述扩张段远离开口的一端延伸形成所述收敛段，所述扩张段靠近所述收敛段的一端设置有限位凸台，所述收敛段与所述扩张段的连接处的外壁还设置有收敛固定壳体，所述收敛段内壁设置背衬；所述收敛固定壳体靠近所述收敛段的一侧与所述扩张段外壁之间设置有收敛保护层，所述收敛保护层和所述背衬均超出收敛段的边缘并相互连接；所述背衬上由外向内依次设置第一耐烧蚀层及第二耐烧蚀层，所述第一耐烧蚀层、第二耐烧蚀层及收敛保护层形成内部喷管通道，所述第一耐烧蚀层与所述第二耐烧蚀层之间设置堵盖，所述堵盖完全封堵所述内部喷管通道。

本发明的另一方面，提供一种低成本耐烧蚀嵌入式喷管的加工方法，包括如下步骤：

S1、加工壳体、第一耐烧蚀层、第二耐烧蚀层、堵盖、背衬及收敛保护层和扩张保护层成型，壳体内表面喷砂处理；

S2、将所述第二耐烧蚀层与所述背衬用环氧树脂胶粘接为粘接组合件，然后将粘接组合件用环氧树脂胶粘接至壳体收敛段的内壁；

S3、将第一耐烧蚀层用环氧树脂胶与背衬、收敛保护层相粘接，在第一耐烧蚀层与收敛保护层、第一耐烧蚀层与第二耐烧蚀层之间间隙处涂抹D03(L)硅橡胶；

S4、将密封圈安装至密封槽，采用环氧树脂胶将扩张保护层粘接在扩张端内壁，并在扩张段和第二耐烧蚀层之间间隙处涂抹D03(L)硅橡胶；形成待加工组合件；

S5、将S4中待加工组合件在车床上精加工光滑的内型面；

S6、安装螺钉；

S7、将堵盖采用环氧树脂胶粘接至喷管内部。