本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機(jī)，具體涉及一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管及發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

1、大多數(shù)固體火箭發(fā)動機(jī)在其生命周期內(nèi)只經(jīng)受一次短時間的高溫、高壓工作過程，噴管只要在這僅有的一次工作期間不出現(xiàn)故障就算成功。為了提高導(dǎo)彈的射程和突防能力，現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的固體火箭發(fā)動機(jī)開始向長燃燒時間和多脈沖發(fā)展。對于多脈沖固體發(fā)動機(jī)在其生命周期內(nèi)要經(jīng)受多次間斷的高溫、高壓工作，在兩次工作期間發(fā)動機(jī)將處于熄火狀態(tài)，由于發(fā)動機(jī)工作時的高溫、高壓氣體會將噴管的收斂段內(nèi)襯、喉襯、擴(kuò)張段內(nèi)襯加熱膨脹并使采用纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制造的收斂段內(nèi)襯和絕熱套、擴(kuò)張段內(nèi)襯和絕熱套部分材料中的樹脂發(fā)生熱解，使得發(fā)動機(jī)熄火降溫后噴管內(nèi)襯的零部件將不能恢復(fù)成原樣。由于噴管內(nèi)襯的零部件是采用粘合劑粘接裝配的，降溫后各零部件之間就會出現(xiàn)縫隙甚至還會出現(xiàn)零部件破損，這就給下一次的工作帶來了隱患。為了確保后續(xù)的工作，就不得不對發(fā)動機(jī)噴管的內(nèi)襯零部件進(jìn)行增強(qiáng)加厚，從而顯著增大了消極質(zhì)量。申請?zhí)?02410369256.3“一種耐燒蝕內(nèi)襯預(yù)制體的粗細(xì)紗混編結(jié)構(gòu)”展示了一種采用粗細(xì)紗混編技術(shù)制作固體火箭發(fā)動機(jī)噴管耐燒蝕內(nèi)襯預(yù)制體的方法，提出了“一種耐燒蝕內(nèi)襯預(yù)制體的粗細(xì)紗混編結(jié)構(gòu)，消耗層采用細(xì)紗精編，隔熱層采用粗紗粗編，消耗層細(xì)編緯密是隔熱層粗編緯密的3倍，消耗層細(xì)紗編織3節(jié)隔熱層粗紗編織1節(jié)，粗經(jīng)紗與細(xì)經(jīng)紗之間相互交聯(lián)?！痹摲椒▋H涉及收斂段和擴(kuò)張段內(nèi)襯部分而未涉及到喉襯，并最終是制成采用樹脂基的復(fù)材，若用于喉部并不能夠很長時間工作，不能徹底解決多脈沖發(fā)動機(jī)需要重復(fù)工作的苛刻要求。申請?zhí)枺?02411058525.0“一種低成本抗燒蝕抗沖刷碳/碳內(nèi)襯及制造方法”，通過對三維編織預(yù)制體進(jìn)行碳化使耐燒蝕內(nèi)襯成為高溫下仍具有一定強(qiáng)度的固體材料，其所謂的低成本碳/碳內(nèi)襯只是相對于傳統(tǒng)的高密度碳/碳復(fù)材制造減少了增密次數(shù)，制得的是密度較低、孔隙率較高的碳/碳內(nèi)襯，因要進(jìn)行高溫石墨化成本依然很高，另外低密度的碳/碳材料燒蝕率較高、抗沖刷性能差，也無法勝任喉部的嚴(yán)苛要求。申請?zhí)枺?02411101406.9“一種能減弱喉襯背壓的噴管及發(fā)動機(jī)”揭示清楚了現(xiàn)有技術(shù)火箭噴管零部件的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在的問題，提出了針對工作時熱解氣體背壓對喉襯的危害的解決辦法，但依舊要是用專門的高密度碳/碳后襯材料或耐高溫金屬喉襯材料，并且整個制作方法比較繁雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管及發(fā)動機(jī)，以解決上述問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，包括抗燒蝕內(nèi)襯、絕熱套和外殼；抗燒蝕內(nèi)襯在噴管的最內(nèi)側(cè)，?為“鎢/碳+碳/碳+樹脂”或“鎢/碳+樹脂”的復(fù)合材料，其增強(qiáng)材料為三維一體編織的預(yù)制體；絕熱套套設(shè)在抗燒蝕內(nèi)襯的外側(cè)，外殼設(shè)置在絕熱套的外側(cè)。

4、進(jìn)一步的，抗燒蝕內(nèi)襯為“鎢/碳+碳/碳+樹脂”時，包括內(nèi)側(cè)的燒蝕層和外側(cè)的高溫支撐層，燒蝕層采用鎢絲或鍍金屬碳纖維，高溫支撐層采用碳纖維，低溫碳化形成“鎢/碳+碳/碳”的基礎(chǔ)復(fù)合材料，真空浸漬樹脂，得到“鎢/碳+碳/碳+樹脂”的復(fù)合材料。

5、進(jìn)一步的，絕熱套采用2d編織套疊或預(yù)浸膠高硅氧布帶纏繞；外殼為金屬外殼，外殼上有連接法蘭或螺紋。

6、進(jìn)一步的，絕熱套預(yù)浸膠高硅氧布帶所用的樹脂與“鎢/碳+碳/碳+樹脂”復(fù)合材料中的樹脂相同或相容，通過氣壓釜進(jìn)行固化使絕熱套與抗燒蝕內(nèi)襯之間牢固結(jié)合。

7、進(jìn)一步的，“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料的一體化三維編織預(yù)制體的編織結(jié)構(gòu)為2.5d圓織結(jié)構(gòu)。

8、進(jìn)一步的，“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料的一體化三維編織預(yù)制體的編織結(jié)構(gòu)為2.5d粗細(xì)紗混編圓織結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)與火焰接觸的部分采用絲束小的鎢絲或鍍金屬碳纖維精編，外側(cè)不會被燒蝕到的部分采用絲束大的碳纖維粗編，粗編的節(jié)距是精編節(jié)距的3倍并淺交彎聯(lián)。

9、進(jìn)一步的，“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料所浸漬的樹脂中混合有鉻、鋯或鈦金屬元素的金屬納米微粉。

10、進(jìn)一步的，低溫碳化溫度500℃～800℃，繼續(xù)在真空或惰性氣氛下加熱到850℃～3000℃并保溫10min以上，生成耐高溫的金屬碳化物。

11、進(jìn)一步的，抗燒蝕內(nèi)襯為“鎢/碳+樹脂”時，其預(yù)制體采用退火鎢絲一體化2.5d三維編織，預(yù)制體經(jīng)過真空浸漬樹脂固化后放入炭化爐進(jìn)行低溫碳化制得“鎢/碳”多孔基礎(chǔ)復(fù)合材料。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

13、本發(fā)明一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管及發(fā)動機(jī)，其收斂段內(nèi)襯、喉襯和擴(kuò)張段內(nèi)襯為一體三維編織預(yù)制體，并且浸漬高殘?zhí)紭渲筮M(jìn)行低溫碳化，制取一種具有一定機(jī)械強(qiáng)度的多孔的耐高溫骨架，二次浸漬樹脂后在其外使用預(yù)浸膠高硅氧布帶纏繞，然后入氣壓釜進(jìn)行固化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

14、1、收斂段內(nèi)襯、喉襯和擴(kuò)張段內(nèi)襯為一體三維編織預(yù)制體，并且浸漬高殘?zhí)紭渲筮M(jìn)行低溫碳化，制取一種具有一定機(jī)械強(qiáng)度的多孔的耐高溫“鎢/碳+碳/碳”骨架，確保在發(fā)動機(jī)工作期間喉部內(nèi)徑和位置不會因材料的高溫強(qiáng)度不足發(fā)生變化。

15、2、采用鎢絲或鍍金屬碳纖維精細(xì)編織的耐燒蝕層，燒蝕率低、燒蝕面均勻，有利于維持發(fā)動機(jī)推力和推力方向的穩(wěn)定。

16、3、采用一體三維編織的預(yù)制體，整體式內(nèi)襯不會象傳統(tǒng)的分體拼裝噴管那樣出現(xiàn)的穿火現(xiàn)象。

17、4、采用一體三維編織的收斂段內(nèi)襯、喉襯和擴(kuò)張段內(nèi)襯的噴管，其耐燒蝕內(nèi)襯的工作壽命長且工作結(jié)束后不會出現(xiàn)裂縫，特別適合工作時間長的發(fā)動機(jī)噴管和多次點(diǎn)火分段工作的多脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)噴管。

技術(shù)特征：

1.一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，包括抗燒蝕內(nèi)襯（1）、絕熱套（2）和外殼（3）；抗燒蝕內(nèi)襯（1）在噴管的最內(nèi)側(cè)，為“鎢/碳+碳/碳+樹脂”或“鎢/碳+樹脂”的復(fù)合材料，其增強(qiáng)材料為三維一體編織的預(yù)制體；絕熱套（2）套設(shè)在抗燒蝕內(nèi)襯（1）的外側(cè)，外殼（3）設(shè)置在絕熱套（2）的外側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，抗燒蝕內(nèi)襯（1）為“鎢/碳+碳/碳+樹脂”時，包括內(nèi)側(cè)的燒蝕層（4）和外側(cè)的高溫支撐層（5），燒蝕層（4）采用鎢絲或鍍金屬碳纖維，高溫支撐層（5）采用碳纖維，低溫碳化形成“鎢/碳+碳/碳”的基礎(chǔ)復(fù)合材料，真空浸漬樹脂，得到“鎢/碳+碳/碳+樹脂”的復(fù)合材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，絕熱套（2）采用2d編織套疊或預(yù)浸膠高硅氧布帶纏繞；外殼（3）為金屬外殼，外殼（3）上有連接法蘭或螺紋。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管及發(fā)動機(jī)，其特征在于，絕熱套（2）預(yù)浸膠高硅氧布帶所用的樹脂與“鎢/碳+碳/碳+樹脂”復(fù)合材料中的樹脂相同或相容，通過氣壓釜進(jìn)行固化使絕熱套（2）與抗燒蝕內(nèi)襯（1）之間牢固結(jié)合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料的一體化三維編織預(yù)制體的編織結(jié)構(gòu)為2.5d圓織結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料的一體化三維編織預(yù)制體的編織結(jié)構(gòu)為2.5d粗細(xì)混編圓織結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)與火焰接觸的部分采用絲束小的鎢絲或鍍金屬碳纖維精編，外側(cè)不會被燒蝕到的部分采用絲束大的碳纖維粗編，粗編的節(jié)距是精編節(jié)距的3倍并淺交彎聯(lián)。

7.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，?“鎢/碳+碳/碳”的復(fù)合材料所浸漬的樹脂中混合有鉻、鋯或鈦金屬元素的金屬納米微粉。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，低溫碳化溫度500℃～800℃，繼續(xù)在真空或惰性氣氛下加熱到850℃～3000℃并保溫10min以上，生成耐高溫的金屬碳化物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管，其特征在于，抗燒蝕內(nèi)襯（1）為“鎢/碳+樹脂”時，其預(yù)制體采用退火鎢絲一體化2.5d三維編織，預(yù)制體經(jīng)過真空浸漬樹脂固化后放入炭化爐進(jìn)行低溫碳化制得“鎢/碳”多孔基礎(chǔ)復(fù)合材料。

10.一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管。

技術(shù)總結(jié)
一種可重復(fù)點(diǎn)火工作的固體火箭噴管及發(fā)動機(jī)，包括抗燒蝕內(nèi)襯、絕熱套和外殼；抗燒蝕內(nèi)襯在噴管的最內(nèi)側(cè)，為“鎢/碳+碳/碳+樹脂”或“鎢/碳+樹脂”的復(fù)合材料，絕熱套套設(shè)在抗燒蝕內(nèi)襯的外側(cè)，外殼設(shè)置在絕熱套的外側(cè)。本發(fā)明適合長時間工作的固體火箭發(fā)動機(jī)，尤其是微小喉徑的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈火箭固體火箭發(fā)動機(jī)和多次點(diǎn)火的多脈沖發(fā)動機(jī)。

技術(shù)研發(fā)人員：吉少波,李杰,李鳳珍,朱軍,胡國斌,薛高斌,雷翔,譚鑫,梁振華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安英利科電氣科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12