[发明专利]一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型工装及方法

说明书

本发明涉及一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型工装及方法，属于固体火箭发动机塞式喷管制造技术领域，特别涉及一种采用树脂基与加强筋复合成型固体火箭发动机塞式喷管的方法。在保证工装本身强度的前提下，主要解决内置加强筋的定位问题，既要保证加强筋在成型过程中始终处于树脂内部，又要避免加强筋的位置因树脂的挤压发生变动。为了在成型过程中对加强筋进行定位，在加强筋的上端部增加一段工艺段，当加强筋置于模具内部以后，旋紧螺钉，通过螺钉与工艺段的紧配合对加强筋进行定位，增加的工艺段在成型结束后切除即可。

技术领域

本发明涉及一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型工装及方法，属于固体火箭发动机塞式喷管制造技术领域，特别涉及一种采用树脂基与加强筋复合成型固体火箭发动机塞式喷管的方法。

背景技术

塞式喷管的工作原理：塞式喷管的工作示意图如图1所示，在固体发动机工作前期，塞式喷管的中空结构不影响发动机内部气体的流动，发动机可正常工作。在发动机工作后期，按照设计需求，塞式喷管的固定装置解锁，塞式喷管在气流的推动下移动至喉衬位置，导致喉衬内径缩小，气体流速增大，发动机推力增加，达到发动机瞬间加速的目的。

固体火箭发动机塞式喷管制造一般方法是利用碳碳材料通过化学气相沉积方法制得，存在以下缺点：①成型工艺过程复杂，制造周期长；②碳碳复合结构抗冲击性能较差，发动机工作期间内部压强高达13MPa左右，碳碳复合结构难以抵抗塞式喷管在高温高压气流的推动下运动至工作位置时与发动机壳体发生的强烈的碰撞。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的上述不足，提供一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型工装及方法，该工艺方法得到的塞式喷管，既具备树脂基材料的耐烧蚀性能，加强筋结构的引入又保证能使其达到所需的工作强度。克服了传统的碳碳材料成型的塞式喷管制造周期长、抗冲击性能不足的缺点。

本发明的技术解决方案是：

一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型工装，该成型工装包括上模、定位环、中模、下模、定位螺钉和树脂环；

上模的外形面与中模的内形面之间形成一上端开口下端开口的型腔，该型腔与待成型的固体火箭发动机塞式喷管的外形面相匹配；

下模用于密封型腔的下端开口；

定位环用于密封型腔的上端开口；

定位螺钉用于将加强筋固定在上模上，且使加强筋在成型过程中始终位于树脂基复合材料的内部；

树脂环用于对裸露的加强筋进行覆盖；树脂环与加强筋通过胶粘剂进行粘接。

一种固体火箭发动机塞式喷管复合成型方法，该方法的步骤包括：

(1)将中模固定连接在下模上；

(2)在中模的内表面铺放树脂基复合材料，然后将加强筋放置在树脂基复合材料内部；

(3)将定位环固定安装在中模的顶端；

(4)将上模放置在树脂基复合材料的上面；

(5)通过定位螺钉对加强筋进行定位，定位在上模上，得到组合体；

(6)将组合体放置在平板硫化机上，施加压力，升温硫化成型，硫化成型结束后脱模，得到预成型件；硫化成型压力为4-6MPa，硫化成型温度为140-160℃，硫化成型时间为1-3h；

(7)将预成型件的侧壁通过铣床进行掏空处理，并切除端部多余的加强筋，并通过树脂环对加强筋的裸露部分进行覆盖，得到固体火箭发动机塞式喷管。