CN202954896U - 一种火箭发动机喷管扩张段 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种采用碳/碳复合材料与布基增强复合材料(或者纤维增强复合材料)复合，并经加压固化成型的喷管碳/碳扩张段。该喷管碳/碳扩张段与传统喷管扩张段，如碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕制品扩张段相比，具有重量轻，强度高等优点，对于减轻喷管重量、提高喷管及火箭发动机的性能具有十分重要的应用意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种喷管扩张段，具体涉及一种火箭发动机喷管扩张段。
背景技术
火箭发动机喷管主要由喉衬、扩张段、绝热层以及喷管壳体等几部分组成。其中扩张段主要起使燃气加速并产生推力的作用，是喷管中主要的烧蚀防热构件，一般使用耐烧蚀和隔热材料加工，其在整个喷管重量中所占比重很大，因此扩张段选择高强度材料及轻质化设计对于减轻喷管重量，提高喷管性能十分重要。
传统喷管扩张段常用的耐烧蚀和隔热材料主要有碳布/酚醛缠绕材料、高硅氧布/酚醛缠绕材料、碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕材料、碳纤维增强酚醛树脂模压材料、高硅氧纤维增强酚醛树脂模压材料、高硅氧纤维-碳纤维增强酚醛树脂复合模压材料等。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于喷管设计的轻质化与结构简化，同时提高喷管性能。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种内侧采用碳/碳复合材料的火箭发动机喷管扩张段。
具体技术方案如下：
一种火箭发动机喷管扩张段，包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕高硅氧布/酚醛材料层。
优选地，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕高硅氧布/酚醛材料。
一种火箭发动机喷管扩张段，包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕碳布/酚醛材料层。
优选地，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕碳布/酚醛材料。
一种火箭发动机喷管扩张段，包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合材料层。
优选地，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕高硅氧布/酚醛-碳布/酚醛复合材料。
碳/碳复合材料是一种强度相对较高、密度相对较低的复合材料。碳/碳复合材料与常用的烧蚀绝热材料(如碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕材料)以及纤维增强酚醛树脂复合模压材料相比，可制成轻质、结构简单的火箭发动机喷管扩张段。碳/碳复合材料喷管扩张段与传统喷管扩张段相比，具有烧蚀率低、重量轻、强度高等优点，对于减轻喷管重量、简化喷管结构设计、提高喷管性能具有十分重要的应用意义。
附图说明
图1显示出了本发明提出的一种火箭发动机喷管扩张段结构示意图。
图中所示标记如下：1、碳/碳复合材料扩张段；2、高硅氧布/酚醛材料层。
具体实施方式
下面通过具体实例对本实用新型进行进一步描述。
参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构思。
本发明提出的一种火箭发动机喷管扩张段，应用于固体火箭发动机，其扩张段材料为碳/碳复合材料与高硅氧布/酚醛缠绕材料或碳布/酚醛缠绕材料或碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕材料复合，并经加压固化成型。
实施例1
使用碳/碳复合材料和高硅氧布/酚醛材料制备固体火箭发动机的喷管扩张段的具体步骤如下：
碳/碳复合材料扩张段1毛坯采用交替的“无纬布周向缠绕-无纬布母线方向铺层-炭毡铺层”成型工艺，通过气相沉积的工艺方法增加材料密度。
对碳/碳复合材料扩张段毛坯采用接触法超声波探伤和X光探伤检查，排除内部缺陷及影响产品使用的其它缺陷；
根据固体火箭发动机喷管扩张段结构形状，主要采用车削的工艺方法，对碳/碳复合材料扩张段毛坯内外型面进行机加，特别是小端外型面要机加出几处凹槽和凸台，因材料本身的特性和为保证产品的尺寸精度，每次车削的进给量相对较小；
对机加完成后的碳/碳复合材料扩张段进行热处理，释放机加时产生的应力，并对其内型面进行致密化处理；
根据固体火箭发动机喷管扩张段结构形状，在碳/碳复合材料扩张段外型面缠绕高硅氧布/酚醛材料层2，并经加压固化成型；正是在前面所述的碳/碳复合材料扩张段小端外型面的凹槽和凸台外缠绕了高硅氧布/酚醛材料，才保证了碳/碳复合材料扩张段在发动机工作过程中的位置保持和结构完整性；
根据固体火箭发动机喷管扩张段结构形状，对碳/碳复合材料与高硅氧布/酚醛材料缠绕的复合制品外型面进行机加，最终成型设计状态的张段结构形状；
采用接触法超声波探伤，对碳/碳复合材料扩张段与高硅氧布/酚醛材料缠绕制品的结合界面情况进行检查，不允许有脱粘的现象。
扩张段碳/碳复合材料的拉伸强度(轴向)不小于90MPa、压缩强度(轴向)不小于150MPa、弯曲强度(轴向)不小于150MPa、层间剪切强度不小于55MPa，而高硅氧布/酚醛、碳布/酚醛或碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合缠绕制品(GJB3402-1998)性能为拉伸强度(轴向)不小于29MPa、压缩强度(轴向)不小于55MPa、弯曲强度(轴向)不小于44MPa、层间剪切强度不小于14MPa。扩张段重量可减少40％左右，喷管重量可减少20％左右。
上述具体实例是对本实用新型的特别说明，本实用新型的保护范围并不限于上述具体实例。例如，本实用新型不仅适用于固体火箭发动机，同样适用于液体火箭发动机、固液混合发动机等。本实用新型的请求范围以权利要求书所限定。
Claims (6)
1.一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述扩张段包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕高硅氧布/酚醛材料层。
2.根据权利要求1所述的一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕高硅氧布/酚醛材料。
3.一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述扩张段包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕碳布/酚醛材料层。
4.根据权利要求3所述的一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕碳布/酚醛材料。
5.一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述扩张段包括两部分，内侧为碳/碳复合材料扩张段，外侧缠绕碳布/酚醛-高硅氧布/酚醛复合材料层。
6.根据权利要求5所述的一种火箭发动机喷管扩张段，其特征在于，所述碳/碳复合材料扩张段小端外型面机加出凹槽和凸台用以缠绕高硅氧布/酚醛-碳布/酚醛复合材料。
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2012
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