一種大推力比的固體火箭發(fā)動機及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體火箭發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種大推力比的固體火箭發(fā)動機及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在小型戰(zhàn)術(shù)導彈的設計中，采用固體火箭發(fā)動機作為動力源，為了提高戰(zhàn)術(shù)性能，通常采用單室雙推力結(jié)構(gòu)，包括助推級和巡航級。燃燒室主裝藥可靠點燃后，持續(xù)燃燒，產(chǎn)生預定的推力，助推級推力大、工作時間短，為導彈發(fā)射提供主推力；巡航級工作時間長、推力比較平穩(wěn)，為導彈巡航飛行提供動力來源。隨著導彈總體的發(fā)展，要求助推級和巡航級之間的推力比進一步提高，達到7以上，這為固體火箭發(fā)動機的設計帶來了極大的困難。隨著推力比的增加，在助推級工作時，會產(chǎn)生大過載，會引起火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)件失效，導致其發(fā)生爆炸或不能達到設計要求，無法滿足導彈的總體要求。
[0003]同時，現(xiàn)有的藥柱通常為助推級，采用常規(guī)的內(nèi)孔、星形和翼柱形結(jié)構(gòu)，固化收縮后絕熱套和絕熱層之間必然會產(chǎn)生縫隙，點火瞬間在藥柱內(nèi)部和絕熱套-絕熱層之間產(chǎn)生壓強差，即常說的通氣問題，極易發(fā)生絕熱套翻卷、藥柱擴展產(chǎn)生裂紋，導致發(fā)動機試驗失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大推力比的固體火箭發(fā)動機及其制造方法，可以解決推力比小的問題，能提供大的推力比，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和性能可靠。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種大推力比的固體火箭發(fā)動機，包括燃燒室殼體，燃燒室殼體內(nèi)表面粘貼有絕熱層，絕熱套粘接于藥柱外表面并與藥柱形成一個整體，帶絕熱套的藥柱采用自由裝填式的方式安裝于帶絕熱層的燃燒室殼體內(nèi)，燃燒室殼體的出口端安裝有噴管；
藥柱包括助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱，助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱串聯(lián)形成一個整體藥柱；
助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱為采用同一配方的丁羥四組元推進劑藥柱。
[0006]絕熱套通過丁羥襯層粘接于藥柱外表面并與藥柱形成一個整體。
[0007]助推級三臂形藥柱尾部中心開孔。
[0008]絕熱層為丁腈橡膠絕熱層或三元乙丙橡膠絕熱層。
[0009]絕熱套為丁腈橡膠絕熱套或三元乙丙橡膠絕熱套。
[0010]—種上述大推力比的固體火箭發(fā)動機的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)在燃燒室殼體內(nèi)粘接絕熱層，制造絕熱套；
2)對絕熱套內(nèi)表面進行處理，涂刷丁羥襯層；
3)將步驟2)制得的絕熱套安裝于帶絕熱層的燃燒室殼體內(nèi)；
4)藥柱成型:在絕熱套上安裝成型三臂形藥柱的模具，向絕熱套及模具內(nèi)澆注同一配方的丁羥四組元推進劑，在常壓下硫化成型，取下模具；
5)安裝噴管；
即制得所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機。
[0011]步驟4)中，硫化溫度為50-60攝氏度。
[0012]本發(fā)明提供的一種大推力比的固體火箭發(fā)動機及其制造方法，有益效果如下:
1、采用助推段三臂形藥柱，該藥型在發(fā)動機工作過程中，確保藥柱處于三向受壓狀態(tài)，可以解決內(nèi)孔藥柱在點火過程中內(nèi)表面受應力而結(jié)構(gòu)破壞的問題。
[0013]2、絕熱層起到隔熱作用以防止燃燒室殼體溫度過高而降低承載能力。
[0014]3、通過丁羥襯層增強藥柱與絕熱套之間的粘結(jié)質(zhì)量，緩解藥柱的應力集中。
[0015]4、由于藥柱與燃燒室殼體線熱膨脹系數(shù)相差較大，藥柱硫化降溫會產(chǎn)生很大的內(nèi)應力，使用絕熱套裝藥，使用自由裝填式的方式，可以釋放內(nèi)應力，避免藥柱裂紋或脫粘；在貯存期間，由于環(huán)境溫度的變化，必然導致藥柱的變形，產(chǎn)生應力、應變，使用的絕熱套具有較大的伸長率，藥柱在燃燒室內(nèi)可自由變形。因此，藥柱內(nèi)部的應力、應變較小，不會引起結(jié)構(gòu)完整性方面的問題。
[0016]5、藥柱為助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱串聯(lián)形成一個整體藥柱；采用同一配方的丁羥四組元推進劑澆注制成，可一次性完成藥柱的加工，簡化了制造工藝，提高了可靠性。
[0017]6、助推級三臂形藥柱尾部中心開孔，可以降低燃面峰值，提高助推級的總沖。
[0018]7、本發(fā)明提供的固體火箭發(fā)動機，可以解決推力比小的問題，能提供大的推力比，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和性能可靠，已通過試驗驗證和考核，試驗結(jié)果表明，推力比達到10:1，甚至可以達到15:1。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
圖1為本發(fā)明固體火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明固體火箭發(fā)動機的絕熱套的示意圖；
圖3為本發(fā)明固體火箭發(fā)動機的藥柱的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例一
如圖1、圖2和圖3所示，一種大推力比的固體火箭發(fā)動機，包括燃燒室殼體1，燃燒室殼體I內(nèi)表面粘貼有絕熱層2，絕熱套3粘接于藥柱4外表面并與藥柱形成一個整體，帶絕熱套3的藥柱4采用自由裝填式的方式安裝于帶絕熱層2的燃燒室殼體I內(nèi)，燃燒室殼體I的出口端安裝有噴管5 ;
藥柱4包括助推級三臂形藥柱4-1和巡航級端燃藥柱4-2，助推級三臂形藥柱4-1和巡航級端燃藥柱4-2串聯(lián)形成一個整體藥柱；
助推級三臂形藥柱4-1和巡航級端燃藥柱4-2為采用同一配方的丁羥四組元推進劑藥柱。
[0021]絕熱套3通過丁羥襯層粘接于藥柱4外表面并與藥柱形成一個整體。
[0022]助推級三臂形藥柱4-1尾部中心開孔。
[0023]絕熱層2為丁腈橡膠絕熱層或三元乙丙橡膠絕熱層。
[0024]絕熱套3為丁腈橡膠絕熱套或三元乙丙橡膠絕熱套。
[0025]燃燒室殼體I為金屬殼體或復合材料殼體。
[0026]實施例二
一種上述大推力比的固體火箭發(fā)動機的制備方法，該方法包括以下步驟:
1)在燃燒室殼體I內(nèi)粘接絕熱層，制造絕熱套3;
2)對絕熱套3內(nèi)表面進行處理，涂刷丁羥襯層；
3)將步驟2)制得的絕熱套3安裝于帶絕熱層2的燃燒室殼體I內(nèi)；
4)藥柱4成型:在絕熱套3上安裝成型三臂形藥柱4-1的模具，向絕熱套3及模具內(nèi)澆注同一配方的丁羥四組元推進劑，在常壓下硫化成型，取下模具；
5)安裝噴管5;
即制得所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機。
[0027]步驟4)中，硫化溫度為50-60攝氏度。
[0028]本發(fā)明提供的固體火箭發(fā)動機，可以解決推力比小的問題，能提供大的推力比，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和性能可靠，已通過試驗驗證和考核，試驗結(jié)果表明，推力比達到10:1，甚至可以達到15:1。
【主權(quán)項】
1.一種大推力比的固體火箭發(fā)動機，包括燃燒室殼體(1)，其特征在于:燃燒室殼體(I)內(nèi)表面粘貼有絕熱層(2 )，絕熱套(3 )粘接于藥柱(4 )外表面并與藥柱形成一個整體，帶絕熱套(3 )的藥柱(4)采用自由裝填式的方式安裝于帶絕熱層(2 )的燃燒室殼體(I)內(nèi)，燃燒室殼體(I)的出口端安裝有噴管(5); 藥柱(4)包括助推級三臂形藥柱(4-1)和巡航級端燃藥柱(4-2)，助推級三臂形藥柱(4-1)和巡航級端燃藥柱(4-2)串聯(lián)形成一個整體藥柱； 助推級三臂形藥柱(4-1)和巡航級端燃藥柱(4-2)為采用同一配方的丁羥四組元推進劑藥柱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機，其特征在于:絕熱套(3)通過丁羥襯層粘接于藥柱(4)外表面并與藥柱形成一個整體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機，其特征在于:助推級三臂形藥柱(4-1)尾部中心開孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機，其特征在于:絕熱層(2)為丁腈橡膠絕熱層或三元乙丙橡膠絕熱層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機，其特征在于:絕熱套(3)為丁腈橡膠絕熱套或三元乙丙橡膠絕熱套。6.一種上述權(quán)利要求1-5任一項所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)在燃燒室殼體(I)內(nèi)粘接絕熱層，制造絕熱套(3); 2)對絕熱套(3)內(nèi)表面進行處理，涂刷丁羥襯層； 3)將步驟2)制得的絕熱套(3)安裝于帶絕熱層(2)的燃燒室殼體(I)內(nèi)； 4)藥柱(4)成型:在絕熱套(3)上安裝成型三臂形藥柱(4-1)的模具，向絕熱套(3)及模具內(nèi)澆注同一配方的丁羥四組元推進劑，在常壓下硫化成型，取下模具； 5)安裝噴管(5); 即制得所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大推力比的固體火箭發(fā)動機的制備方法，其特征在于:步驟4)中，硫化溫度為50-60攝氏度。
【專利摘要】一種大推力比的固體火箭發(fā)動機，包括燃燒室殼體，燃燒室殼體內(nèi)表面粘貼有絕熱層，絕熱套粘接于藥柱外表面并與藥柱形成一個整體，帶絕熱套的藥柱采用自由裝填式的方式安裝于帶絕熱層的燃燒室殼體內(nèi)，燃燒室殼體的出口端安裝有噴管；藥柱包括助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱，助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱串聯(lián)形成一個整體藥柱；助推級三臂形藥柱和巡航級端燃藥柱為采用同一配方的丁羥四組元推進劑藥柱。本發(fā)明提供的一種大推力比的固體火箭發(fā)動機及其制造方法，可以解決推力比小的問題，能提供大的推力比，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和性能可靠。
【IPC分類】F02K9/34, F02K9/28, F02K9/10
【公開號】CN105003355
【申請?zhí)枴緾N201510444989
【發(fā)明人】陳永釗, 陳曦, 余永春, 劉浚榕, 史豐雨, 肖利利, 呂磊, 吳剛, 王菲
【申請人】湖北三江航天江河化工科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月27日