專利名稱：一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料制造的一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料結(jié)構(gòu)裝置。
背景技術(shù)：
大型系列運載火箭和系列無控火箭燃燒喉襯及推力擴散段是保證火箭所承擔(dān)的義務(wù)圓滿完成的重要因素之一?；鸺趫?zhí)行任務(wù)時都已確定了它的發(fā)射要圓滿完成使命。在火箭總體材料的選擇及其各部件的選擇、把最佳適合火箭使用性能的材料作為首選。主要要求其材料質(zhì)量輕，強度高，耐高溫，耐腐蝕，熱脹冷縮系數(shù)小，耐耐摩擦，耐沖擊，尤其火箭燃燒喉襯與擴散段在高溫、高壓耐沖刷要求的就顯得格外苛刻。沒有現(xiàn)代新型材料制造的火箭發(fā)動機燃燒喉襯與擴散段的裝置是采用鎢滲銅的金屬材料合成工藝制作而成地。這就給火箭的飛行距離和攜帶重量帶來眾多不利因素導(dǎo)致火箭總體重量提高，成倍提高，運載能力下降，發(fā)射距離縮短，發(fā)射成功率較低。其主要原因是在火箭重要的組成部分——火箭燃燒喉襯與擴散段材料是采用鎢滲銅的金屬材料合成工藝制作而成地。鎢滲銅的金屬材料其優(yōu)點是耐高溫、耐沖刷，不足之處是成型工藝難度大，比重大(19.8/m3)，高于碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料體積重量的10倍。如果在一枚大型運載火箭減少1公斤重量就可以節(jié)省1萬美元，多射程16公里。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料制造的一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)火箭燃燒喉襯、擴散段基本相似，即火箭燃燒喉襯呈下大開口錐形筒狀、擴散段呈上大開口錐形筒狀，火箭燃燒喉襯、擴散段的材料及制造工藝流程是采用網(wǎng)狀、布狀高級碳纖維及短切絲與耐高溫、高強度、高剛性、耐疲勞，耐磨損的金屬、非金屬材料材料復(fù)合制造而成，是將金屬、非金屬材料高溫熔化或粉碎后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切絲在特殊氣體的保護下進行復(fù)合、經(jīng)模具高溫壓模固化成型，再進行焙燒，然后送進負(fù)高壓容器中進行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個過程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達到1.9以上。然后進行氣象物理沉積致密，最后進行表面處理。需要繁雜的工藝過程來滿足設(shè)備整體性能、結(jié)構(gòu)的需要。
本發(fā)明的原理是因碳纖維材料是任何材料不及代替的，其優(yōu)越性能不論是耐疲勞，使用壽命長；自潤滑，耐磨損；吸能減振，對振動有優(yōu)異的衰減功能；熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定；熱導(dǎo)性好，不蓄熱；耐腐蝕，不生銹。金屬中耐腐蝕最強的是黃金和鉑，在“王水”溶液中它們會千瘡百孔，而“王水”中的碳纖維卻安然無恙；在惰性氣體中的耐熱性出類拔萃；導(dǎo)電，非磁性；復(fù)合材料比重小于1.9m3，因此是大型系列運載火箭和系列無控火箭燃燒喉襯及推力擴散段首選材料。具有碳材料的具有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，易于與耐高溫高強性材料復(fù)合，各向異性，設(shè)計自由度大，可進行多種方案的設(shè)計，以滿足不同制品對其性能的要求；可與其他材料混合增強，取長補短，相得益彰，使增強效果更加顯著；密度小，質(zhì)量輕；高模量(200-700G)，高剛性；高強度，強而堅。三型碳纖維比強度是鋼的62倍以上，而且成型工藝好，其最大特點是彈性模量高，抗變性能力比最好的優(yōu)質(zhì)鋼大兩倍多，抗拉強度30-40T/cm2pa，而比重不到鋼的四分之一，高彈模量比鋼鐵大16倍，僅3.6kg重的衛(wèi)星支架，卻承受9000ks重的負(fù)荷；耐疲勞，使用壽命長；自潤滑，耐磨損；吸能減振，對振動有優(yōu)異的衰減功能；熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定；熱導(dǎo)性好，不蓄熱；耐腐蝕，不生銹。此種材料最大的與眾不同還有所有的金屬材料在溫度達800℃-1000℃左右時，材料的性能全部下降，可碳纖維在溫度高達1350℃時，材料的性能不但不會下降，而且成倍上升。因此，我們根據(jù)任何材料不及代替碳纖維材料的優(yōu)異功能，采用現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)手段制作適用于大型系列運載火箭和系列無控火箭燃燒喉襯及推力擴散段。我們認(rèn)為在目前比較完整的現(xiàn)代工業(yè)體系中采用此種材料、技術(shù)與工藝是最佳的選擇。
本發(fā)明的適用范圍是大型系列運載火箭和系列無控火箭燃燒喉襯及推力擴散段和高溫、高壓、耐摩擦、并且在高溫狀態(tài)下耐沖刷，可作為無油潤滑軸套。也可用于3000℃高溫發(fā)熱體和保溫材料。用于金屬冶煉爐襯和坩鍋等等。本技術(shù)適用于航空航天工業(yè)的飛行器具，適于高溫、冶煉、防腐行業(yè)及設(shè)備。本發(fā)明優(yōu)點具有碳材料的具有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，易于復(fù)合，各向異性，設(shè)計自由度大，可進行多種方案的設(shè)計，以滿足不同制品對其性能的要求；可與其他纖維混合增強，取長補短，相得益彰，使增強效果更加顯著；密度小，質(zhì)量輕；高模量(200-700G)，高剛性；高強度，強而堅。三型碳纖維比強度是鋼的62倍以上，而且成型工藝好，其最大特點是彈性模量高，抗變性能力比最好的優(yōu)質(zhì)鋼大兩倍多，抗拉強度30-40T/cm2pa，而比重不到鋼的四分之一，高彈模量比鋼鐵大16倍，僅3.6kg重的衛(wèi)星支架，卻承受9000ks重的負(fù)荷；耐疲勞，使用壽命長；自潤滑，耐磨損；吸能減振，對振動有優(yōu)異的衰減功能；熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定；熱導(dǎo)性好，不蓄熱；耐腐蝕，不生銹。金屬中耐腐蝕最強的是黃金和鉑，在“王水”溶液中它們會千瘡百孔，而“王水”中的碳纖維卻安然無恙；在惰性氣體中的耐熱性出類拔萃；導(dǎo)電，非磁性；具有屏蔽電磁波的功能；X射線透過性好；與生物的相容性好。比重小等等優(yōu)越性能。由此來看，實施碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料制造的火箭發(fā)動機燃燒喉襯與擴散段的緊迫性和必要性。它的實施對國計民生將起到不可估量的政治意義和經(jīng)濟意義。


圖1是本發(fā)明的立體示意簡圖具體實施方式
在圖1所示的用碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料制造的一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料立體示意簡圖中，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)火箭燃燒喉襯1、擴散段4基本相似，即火箭燃燒喉襯呈下大開口2錐形筒狀、擴散段呈上大開口3錐形筒狀，火箭燃燒喉襯、擴散段的材料及制造工藝流程是采用網(wǎng)狀、布狀高級碳纖維及短切絲5與耐高溫、高強度、高剛性、耐疲勞，耐磨損的金屬、非金屬材料6復(fù)合制造而成，是將金屬、非金屬材料高溫熔化后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切絲在特殊氣體的保護下進行復(fù)合、經(jīng)模具壓模固化成型，再進行焙燒，然后送進負(fù)高壓容器中進行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個過程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達到1.9以上。然后進行氣象物理沉積致密，最后進行表面處理。需要繁雜的工藝過程來滿足設(shè)備整體性能、結(jié)構(gòu)的需要。
權(quán)利要求
1.用碳纖維復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合高級材料制造的一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)火箭燃燒喉襯、擴散段基本相似，即火箭燃燒喉襯呈下大開口錐形筒狀、擴散段呈上大開口錐形筒狀，火箭燃燒喉襯、擴散段的材料及制造工藝流程是采用網(wǎng)狀、布狀高級碳纖維及短切絲與耐高溫、高強度、高剛性、耐疲勞，耐磨損的金屬、非金屬材料材料復(fù)合制造而成，是將金屬、非金屬材料高溫熔化或粉碎后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切絲在特殊氣體的保護下進行復(fù)合、經(jīng)模具高溫壓模固化成型，再進行焙燒，然后送進負(fù)高壓容器中進行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個過程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達到1.9以上。然后進行氣象物理沉積致密，最后進行表面處理，需要繁雜的工藝過程來滿足設(shè)備整體性能、結(jié)構(gòu)的需要，大型系列運載火箭和系列無控火箭燃燒喉襯及推力擴散段和高溫、高壓、耐摩擦、并且在高溫狀態(tài)下耐沖刷，可作為無油潤滑軸套，也可用于3000℃高溫發(fā)熱體和保溫材料，用于金屬冶煉爐襯和坩鍋等等，本技術(shù)適用于航空航天工業(yè)的飛行器具，適于高溫、冶煉、防腐行業(yè)及設(shè)備。
全文摘要
一種火箭燃燒喉襯、擴散段材料結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)火箭燃燒喉襯、擴散段基本相似，是采用網(wǎng)狀、布狀高級碳纖維及短切絲與耐高溫、高強度、高剛性、耐疲勞，耐磨損的金屬、非金屬材料材料復(fù)合制造而成，是將金屬、非金屬材料高溫熔化或粉碎后與碳纖維的網(wǎng)狀、布狀、及短切絲在特殊氣體的保護下進行復(fù)合、經(jīng)模具高溫壓模固化成型，再進行焙燒，然后送進負(fù)高壓容器中進行浸質(zhì)，反復(fù)需要數(shù)個過程，致使整體結(jié)構(gòu)材料體積密度均達到1.9以上。然后進行氣象物理沉積致密，最后進行表面處理。具有密度小、質(zhì)量輕、高模量、高剛性、高強度、耐疲勞、自潤滑、耐磨損、吸能減振、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定、熱導(dǎo)性好、不蓄熱、耐腐蝕等優(yōu)點。
文檔編號B64G1/40GK1868808SQ200610047070
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者肖忠淵 申請人:肖忠淵