專利名稱：一種火箭發動機噴管擴張段的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種噴管擴張段，具體涉及一種火箭發動機噴管擴張段。
背景技術：
火箭發動機噴管主要由喉襯、擴張段、絕熱層以及噴管殼體等幾部分組成。其中擴張段主要起使燃氣加速并產生推力的作用，是噴管中主要的燒蝕防熱構件，一般使用耐燒蝕和隔熱材料加工，其在整個噴管重量中所占比重很大，因此擴張段選擇高強度材料及輕質化設計對于減輕噴管重量，提高噴管性能十分重要。傳統噴管擴張段常用的耐燒蝕和隔熱材料主要有碳布/酚醛纏繞材料、高硅氧布/酚醛纏繞材料、碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合纏繞材料、碳纖維增強酚醛樹脂模壓材料、高硅氧纖維增強酚醛樹脂模壓材料、高硅氧纖維-碳纖維增強酚醛樹脂復合模壓材料
坐寸ο
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于噴管設計的輕質化與結構簡化，同時提高噴管性能。為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種內側采用碳/碳復合材料的火箭發動機噴管擴張段。具體技術方案如下:—種火箭發動機噴管擴張段，包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞高硅氧布/酚醛材料層。優選地，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞高硅氧布/酚醛材料。一種火箭發動機噴管擴張段，包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞碳布/酚醛材料層。優選地，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞碳布/酚醛材料。一種火箭發動機噴管擴張段，包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合材料層。優選地，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞高硅氧布/酚醛-碳布/酚醛復合材料。碳/碳復合材料是一種強度相對較高、密度相對較低的復合材料。碳/碳復合材料與常用的燒蝕絕熱材料(如碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合纏繞材料)以及纖維增強酚醛樹脂復合模壓材料相比，可制成輕質、結構簡單的火箭發動機噴管擴張段。碳/碳復合材料噴管擴張段與傳統噴管擴張段相比，具有燒蝕率低、重量輕、強度高等優點，對于減輕噴管重量、簡化噴管結構設計、提高噴管性能具有十分重要的應用意義。
圖1顯示出了本發明提出的一種火箭發動機噴管擴張段結構示意圖。圖中所示標記如下:1、碳/碳復合材料擴張段；2、高硅氧布/酚醛材料層。
具體實施方式
下面通過具體實例對本實用新型進行進一步描述。參閱圖1。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構思。本發明提出的一種火箭發動機噴管擴張段，應用于固體火箭發動機，其擴張段材料為碳/碳復合材料與高硅氧布/酚醛纏繞材料或碳布/酚醛纏繞材料或碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合纏繞材料復合，并經加壓固化成型。實施例1使用碳/碳復合材料和高硅氧布/酚醛材料制備固體火箭發動機的噴管擴張段的具體步驟如下:碳/碳復合材料擴張段I毛坯采用交替的“無緯布周向纏繞-無緯布母線方向鋪層-炭氈鋪層”成型工藝，通過氣相沉積的工藝方法增加材料密度。對碳/碳復合材料擴張段毛坯采用接觸法超聲波探傷和X光探傷檢查，排除內部缺陷及影響產品使用的其它缺陷；根據固體火箭發動機噴管擴張段結構形狀，主要采用車削的工藝方法，對碳/碳復合材料擴張段毛坯內外型面進行機加，特別是小端外型面要機加出幾處凹槽和凸臺，因材料本身的特性和為保證產品的尺寸精度，每次車削的進給量相對較小；對機加完成后的碳/碳復合材料擴張段進行熱處理，釋放機加時產生的應力，并對其內型面進行致密化處理；根據固體火箭發動機噴管擴張段結構形狀，在碳/碳復合材料擴張段外型面纏繞高硅氧布/酚醛材料層2，并經加壓固化成型；正是在前面所述的碳/碳復合材料擴張段小端外型面的凹槽和凸臺外纏繞了高硅氧布/酚醛材料，才保證了碳/碳復合材料擴張段在發動機工作過程中的位置保持和結構完整性；根據固體火箭發動機噴管擴張段結構形狀，對碳/碳復合材料與高硅氧布/酚醛材料纏繞的復合制品外型面進行機加，最終成型設計狀態的張段結構形狀；采用接觸法超聲波探傷，對碳/碳復合材料擴張段與高硅氧布/酚醛材料纏繞制品的結合界面情況進行檢查，不允許有脫粘的現象。擴張段碳/碳復合材料的拉伸強度(軸向)不小于90MPa、壓縮強度(軸向)不小于150MPa、彎曲強度(軸向)不小于150MPa、層間剪切強度不小于55MPa，而高硅氧布/酚醛、碳布/酚醛或碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合纏繞制品(GJB3402-1998)性能為拉伸強度(軸向)不小于29MPa、壓縮強度(軸向)不小于55MPa、彎曲強度(軸向)不小于44MPa、層間剪切強度不小于14MPa。擴張段重量可減少40%左右，噴管重量可減少20%左右。上述具體實例是對本實用新型的特別說明，本實用新型的保護范圍并不限于上述具體實例。例如，本實用新型不僅適用于固體火箭發動機，同樣適用于液體火箭發動機、固液混合發動機等。本實用新型的請求范圍以權利要求書所限定。
權利要求1.一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述擴張段包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞高硅氧布/酚醛材料層。
2.根據權利要求1所述的一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞高硅氧布/酚醛材料。
3.一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述擴張段包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞碳布/酚醛材料層。
4.根據權利要求3所述的一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞碳布/酚醛材料。
5.一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述擴張段包括兩部分，內側為碳/碳復合材料擴張段，外側纏繞碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合材料層。
6.根據權利要求5所述的一種火箭發動機噴管擴張段，其特征在于，所述碳/碳復合材料擴張段小端外型面機加出凹槽和凸臺用以纏繞高硅氧布/酚醛-碳布/酚醛復合材料。
專利摘要本實用新型涉及一種采用碳/碳復合材料與布基增強復合材料(或者纖維增強復合材料)復合，并經加壓固化成型的噴管碳/碳擴張段。該噴管碳/碳擴張段與傳統噴管擴張段，如碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛復合纏繞制品擴張段相比，具有重量輕，強度高等優點，對于減輕噴管重量、提高噴管及火箭發動機的性能具有十分重要的應用意義。
文檔編號F02K9/97GK202954896SQ201220673590
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者李掌收, 張靜, 白曉宇, 易黎明 申請人:中國航天科工集團第六研究院四十一所