專利名稱：高溫高壓絕熱復合氣瓶及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于飛行器固體姿控動力系統(tǒng)設備技術領域，具體指一種高溫高壓絕熱復合氣瓶及其制造方法。
背景技術：
固體姿控動力系統(tǒng)用于飛行器的軌道轉移、末速修正、姿態(tài)控制，主要有冷氣系統(tǒng)、單/雙組元液體系統(tǒng)以及固體姿控動力系統(tǒng)等。其中固體姿控系統(tǒng)是采用固體燃料為能源，當需要使用時，將高能固體燃料通過電點火器引燃，產生高溫高壓氣體，作為能源進行姿態(tài)控制。一旦姿態(tài)需要修正，高溫燃氣可經電磁閥控制其通、斷，從噴管排放，產生所需的推力。復合氣瓶是固體姿控動力系統(tǒng)中在預定時間內存儲高溫、高壓燃氣的內壓裝置，由位于兩端起連接作用的接管嘴與位于中間的瓶體構成。針對需要高總沖、大推力的飛行器，復合氣瓶在承高壓的同時還需解決長時間隔熱難題，因此氣瓶不僅是固體姿控動力系統(tǒng)的關鍵部件，同時也是技術難點之一。復合氣瓶作為內壓容器，其接管嘴結構、增強層纏繞厚度參照QJ 2284-92《固體火箭發(fā)動機燃燒室殼體強度計算方法》進行計算，耐燒蝕層和增強層厚度則根據加載溫度采用有限元分析計算得出。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種高溫高壓復合氣瓶及其制備方法，該復合氣瓶能耐長時間高溫、耐高壓而且質輕，其制備方法工藝條件簡單，操作簡便。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高溫高壓復合氣瓶，包括位于兩端的接管嘴和位于中部的瓶體，其特殊之處在于所述瓶體從內到外依次由瓶體耐燒蝕層、瓶體隔熱層和瓶體增強層構成；所述接嘴管從內到外依次由接嘴管耐燒蝕層、接嘴管隔熱層和接嘴管金屬件構成。本發(fā)明的高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特殊之處在于它依次包括以下步驟I)根據復合氣瓶工作溫度、工作壓強、重量和容積的要求，計算出瓶體的瓶體耐燒蝕層、瓶體隔熱層、瓶體增強層的結構和厚度參數(shù)，以及計算出與所述瓶體相適配的接管嘴的接嘴管耐燒蝕層、接嘴管隔熱層、接嘴管金屬件的結構和尺寸參數(shù)；2)按照計算確定的要求制作接管嘴的各組成部件包括構成接嘴管耐燒蝕層的預成型體、構成接管嘴隔熱層的裁剪膠片、以及加工好的接管嘴金屬件，并按照從內向外依次布置的順序將其整體加壓硫化成型；3)按照計算確定的要求制作與瓶體內襯相適應的木芯模；4)用無機耐高溫膠粘劑浸潤碳布制成碳布預浸料，將所述碳布預浸料包覆在木芯模上至設計的厚度，再在碳布預浸料外面包裹脫模布后纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中固化成型，出爐后，去除纖維和脫模布，機加工脫掉木芯模，形成瓶體耐燒蝕層；5)在瓶體耐燒蝕層兩端各粘接一個接管嘴，固化成型；6)在瓶體耐燒蝕層外部粘貼隔熱膠片至設計的厚度，并在隔熱膠片外纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中預硫化處理，出爐后清除外表面纖維，形成瓶體隔熱層；7)在瓶體隔熱層外纏繞碳纖維增強樹脂基復合材料至設計的厚度，然后置于烘箱中進行共固化處理，形成瓶體增強層，從而完成復合氣瓶的制造。優(yōu)選地，所述步驟4)中，固化成型的條件依次為15 25°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至35 45 °C保溫I. 5 2. 5h，升溫至55 65 °C保溫I. 5 2. 5h，升溫至75 85 °C保溫I. 5 2. 5h，升溫至90 95°C保溫I. 5 2. 5h，升溫至ll(Tl3(TC保溫I. 5 2. 5h，升溫至14(Tl6(TC保溫
I.5 2. 5h，最后升溫至17(Tl90°C保溫5 7h。
進一步地，所述步驟6)中，隔熱膠片采用三元乙丙。再進一步地，所述步驟6)中，預硫化處理的條件為100°C保溫lh。還進一步地，所述步驟4)和步驟6)中，纏繞纖維加壓的壓力為15 18N/股。更進一步地，所述步驟7)中，共固化處理的條件為95°C保持3h，接著升溫至125°C保持2h，然后升溫至150°C保持6h。又進一步地，所述步驟3)中，接管嘴耐燒蝕層(6)采用碳纖維增強酚醛丁腈樹脂本發(fā)明通過將氣瓶設置為多層復合結構，實現(xiàn)耐高溫、耐高壓、抗燒蝕、隔熱、密封以及強度等要求，通過優(yōu)化多層復合結構設計和成型工藝過程，滿足氣瓶高溫、高壓、長時間的工作需要。本發(fā)明工藝簡單、成本低廉、質量輕并且可以直接成型


圖I是一種高溫高壓絕熱復合氣瓶的剖視結構示意圖。圖2是圖I中接嘴管的放大結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例I圖I和圖2所示的一種高溫高壓絕熱復合氣瓶，由位于兩端的接管嘴I和位于中部的瓶體2構成，接管嘴I與瓶體2固定連接，瓶體2從內到外依次包括耐燒蝕層3、隔熱層
4、增強層5，接嘴管I從內到外依次包括接嘴管耐燒蝕層6、接嘴管隔熱層7、接嘴管金屬件8構成。該高溫高壓絕熱復合氣瓶用于某固體姿控動力系統(tǒng)，其工作溫度、工作壓強、重量和氣瓶容積的要求見表I :表I
氣瓶容積 I彡40L 最高工作壓強 15MPa
權利要求
1.一種高溫高壓絕熱復合氣瓶，包括位于兩端的接管嘴(I)和位于中部的瓶體(2)，其特征在于所述瓶體(2)從內到外依次由瓶體耐燒蝕層(3)、瓶體隔熱層(4)和瓶體增強層(5)構成；所述接嘴管(I)從內到外依次由接嘴管耐燒蝕層(6)、接嘴管隔熱層(7)和接嘴管金屬件(8)構成。
2.—種權利要求I所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于它依次包括以下步驟 1)根據復合氣瓶工作溫度、工作壓強、重量和容積的要求，計算出瓶體(2)的瓶體耐燒蝕層(3)、瓶體隔熱層(4)、瓶體增強層(5)的結構和厚度參數(shù)，以及計算出與所述瓶體(2)相適配的接管嘴(I)的接嘴管耐燒蝕層(6)、接嘴管隔熱層(7)、接嘴管金屬件(8)的結構和尺寸參數(shù)； 2)按照計算確定的要求制作接管嘴(I)的各組成部件包括構成接嘴管耐燒蝕層(6)的預成型體、構成接管嘴隔熱層(7)的裁剪膠片、以及加工好的接管嘴金屬件(8)，并按照從內向外依次布置的順序將其整體加壓硫化成型； 3)按照計算確定的要求制作與瓶體(2)內襯相適應的木芯模； 4)用無機耐高溫膠粘劑浸潤碳布制成碳布預浸料，將所述碳布預浸料包覆在木芯模上至設計的厚度，再在碳布預浸料外面包裹脫模布后纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中固化成型，出爐后，去除纖維和脫模布，機加工脫掉木芯模，形成瓶體耐燒蝕層(3)； 5)在瓶體耐燒蝕層(3)兩端各粘接一個接管嘴(I)，固化成型； 6)在瓶體耐燒蝕層(3)外部粘貼隔熱膠片至設計的厚度，并在隔熱膠片外纏繞纖維加壓，然后放入烘箱中預硫化處理，出爐后清除外表面纖維，形成瓶體隔熱層(4)； 7)在瓶體隔熱層(4)外纏繞碳纖維增強樹脂基復合材料至設計的厚度，然后置于烘箱中進行共固化處理，形成瓶體增強層(6)，從而完成復合氣瓶的制造。
3.根據權利要求2所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟4)中，固化成型的條件依次為15 25°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至35 45°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至55 65°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至75 85°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至90 95°C保溫I. 5^2. 5h，升溫至110 13(TC保溫I. 5 2. 5h，升溫至14(Tl60°C保溫I. 5 2. 5h，最后升溫至17(Tl90°C保溫5 7h。
4.根據權利要求2或3所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟6)中，隔熱膠片采用三元乙丙。
5.根據權利要求2或3所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟6)中，預硫化處理的條件為100°C保溫lh。
6.根據權利要求2或3所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟4)和步驟6)中，纏繞纖維加壓的壓力為15 18N/股。
7.根據權利要求2或3所述高溫高壓復合絕熱氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟7)中，共固化處理的條件為95°C保持3h，接著升溫至125°C保持2h，然后升溫至150°C保持6h。
8.根據權利要求2或3所述高溫高壓絕熱復合氣瓶的制造方法，其特征在于所述步驟3)中，接管嘴耐燒蝕層(6)采用碳纖維增強酚醛丁腈樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫高壓復合氣瓶及其制備方法。該高溫高壓復合氣瓶，包括位于兩端的接管嘴和位于中部的瓶體，所述瓶體從內到外依次由瓶體耐燒蝕層、瓶體隔熱層和瓶體增強層構成；所述接嘴管從內到外依次由接嘴管耐燒蝕層、接嘴管隔熱層和接嘴管金屬件構成。其制造方法依次包括以下步驟設計氣瓶瓶體和接管嘴、制作接管嘴、制作氣瓶木芯模、制作瓶體耐燒蝕層、在瓶體耐燒蝕層兩端各粘接一個接管嘴后固化成型、制作瓶體隔熱層、制作瓶體增強層，從而完成復合氣瓶的制造。實踐證明，該復合氣瓶能耐長時間高溫、耐高壓而且質輕，其制備方法工藝條件簡單，操作簡便。
文檔編號F17C1/12GK102865455SQ20121033972
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者霍文靜, 鄧德鳳, 黃澤勇, 譚云水, 魏虹 申請人:湖北三江航天江北機械工程有限公司