[发明专利]一种低成本固体火箭发动机装药燃烧室单元及其加工方法

说明书

本发明提供一种低成本的固体火箭发动机装药燃烧室单元及其加工方法，将传统药柱中的氧化剂和燃料分离，使发动机装药燃烧室单元制造过程中非火工品的生产制造能够在非火工品生产厂家生产，从而降低其制造成本。包括：壳体以及位于壳体内部的绝热层、燃料衬层、氧化剂衬层、燃料药柱和氧化剂药柱；所述绝热层、燃料衬层、氧化剂衬层、燃料药柱为非火工品，所述氧化剂药柱为火工品；绝热层粘接在所述壳体内圆周面上，所述燃料衬层粘接在所述绝热层内圆周面上，在所述壳体内部沿轴向分别设置氧化剂药柱和燃料药柱，所述燃料药柱和氧化剂药柱外圆周面分别与所述燃料衬层内圆周面粘接；所述氧化剂药柱和燃料药柱之间通过所述氧化剂衬层进行隔离。

技术领域

本发明涉及一种发动机装药燃烧室单元，属于固体火箭发动机技术领域。

背景技术

目前，固体火箭发动机因其结构简单、免维护、响应速度快等特点广泛应用于导弹武器及航天运载。随着商业航天市场的蓬勃发展，对固体火箭发动机研发、制造成本降低的需求越来越迫切，而装药作为固体火箭发动机各部件中成本组成最重要的环节，降成本潜力最大。

传统固体火箭发动机装药燃烧室单元如图1所示，由壳体1、绝热层2、衬层3、药柱4组成。其中绝热层2粘接在壳体1上，衬层3外侧与绝热层2粘接，内侧与药柱4粘接。其制造过程为：壳体1制造完毕后转入具备火工品生产资质的装药厂家，由装药厂家按照绝热层2制造及与壳体1粘接→衬层3涂覆→装药4浇铸的顺序生产。各组成部分中仅装药4为火工品，其由氧化剂、燃料和粘合剂等组分混合成的药浆浇铸并固化而成。目前广泛使用的丁羟三组元推进剂的氧化剂为AP(高氯酸铵)、燃料为Al(铝粉)，粘合剂为HTPB(端羟基聚丁二烯)。

传统固体火箭发动机装药燃烧室单元在降低成本方面的不足之处在于：

(1)氧化剂、燃料和粘合剂均匀混合形成推进剂，整体浇铸为药柱4，整个装药混合过程只能在具备火工品生产资质的厂家进行生产，而火工品生产线由于安全性要求，对单位资质以及人力、场地、设备要求很高，不利于成本降低。

(2)绝热层2、衬层3等非火工品的生产制造也在具备火工品资质的生产厂家，不利于成本降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低成本固体火箭发动机装药燃烧室单元，在不改变推进剂组分的前提下，将氧化剂和燃料分离，使发动机装药燃烧室单元制造过程中非火工品的生产制造能够在非火工品生产厂家生产，从而降低其制造成本。

所述的低成本的固体火箭发动机装药燃烧室单元包括：壳体以及位于壳体内部的绝热层、燃料衬层、氧化剂衬层、燃料药柱和氧化剂药柱；所述绝热层、燃料衬层、氧化剂衬层、燃料药柱为非火工品，所述氧化剂药柱为火工品；

所述绝热层粘接在所述壳体内圆周面上，在所述壳体内部沿轴向分别设置氧化剂药柱和燃料药柱，在所述燃料药柱与所述绝热层内圆周面之间设置有燃料衬层，在所述氧化剂药柱与所述绝热层内圆周面之间设置有氧化剂衬层；所述氧化剂药柱和燃料药柱轴向对接面之间通过所述氧化剂衬层进行隔离。

其加工顺序为：所述绝热层的制造及与壳体粘接→在所述绝热层内圆周面上燃料药柱对应的区域涂覆燃料衬层→制造燃料药柱，并粘接燃料药柱与燃料衬层→在所述绝热层内圆周面上氧化剂药柱对应的区域以及燃料药柱与氧化剂药柱对接的端面上涂覆氧化剂衬层→制造氧化剂药柱，并粘接氧化剂药柱与氧化剂衬层。

当所述固体火箭发动机装药燃烧室单元为分段式结构，所述的低成本的固体火箭发动机装药燃烧室单元包括：一个以上氧化剂舱段和相同个数的燃料舱段；所述氧化剂舱段和燃料舱段间隔对接为一个整体；

所述氧化剂舱段包括：壳体以及粘接在壳体内圆周面的绝热层、粘接在绝热层内圆周面衬层以及设置在壳体内部与衬层内圆周面粘接在一起的氧化剂药柱；