[发明专利]防止发动机燃烧室壳体缠绕纤维滑线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体地指一种防止发动机燃烧室壳体缠绕纤维滑线的方法。

背景技术

众所周知，在缠绕圆筒形压力容器时，只有当纤维位于封头和圆筒曲面的测地线位置时，才是最稳定的。否则，在缠绕张力的作用下，纤维可能发生滑动。圆筒曲面上的测地线就是螺旋线；在极孔半径为r，赤道半径为R的封头曲面（回转曲面）上的测地线必须要满足下述条件：

X·sinα=r]]>

式中：α-测地线与曲面子午线的交角，即缠绕角，

X-交点处平行圆半径；

r-极孔半径。

由上式可以得出，赤道处的缠绕角为：

αD=arcsinrR]]>

由上式可以看出，只有两个封头上的极孔直径相等，才能实现圆筒形容器的测地线缠绕，否则会出现纤维滑线。而实际上，由于摩擦力的存在，只有当纤维的取向偏离测地线相当大时才会产生滑线，而偏离程度不大时，可以保证缠绕过程正常进行，实践证明，若实际缠绕角位于稳定缠绕角α±8°范围之内，就不会产生滑线。也就是说，保证不滑线的条件是：

α₂-8°≤α≤α₁+8°

式中：（前极孔封头的稳定缠绕角）；

（后极孔封头的稳定缠绕角）；

（平均缠绕角，即实际缠绕角）。

其中，式中：α₁为前极孔封头的稳定缠绕角，α₂为后极孔封头的稳定缠绕角，r₀₁为前极孔半径，r₀₂为后极孔半径，R为壳体半径。

很显然，如果壳体的两个封头极孔直径不等，但仍然能满足上述条件，照样可以实现正常缠绕，而不影响产品性能。

可是，对于缠绕固体火箭发动机壳体这类纤维缠绕制品来说，封头极孔的大小通常是不相同的，有时甚至相差特别悬殊。当其壳体两端封头的大小极孔直径相差特别大造成缠绕角根本不能满足上述条件时，缠绕纱线就会出现滑线。

目前，针对湿法缠绕主要有以下两种方法解决滑线问题：

（1）把大极孔直径改为与小极孔直径一样，使极孔不等的容器变成等极孔的。在制作芯模时，把大极孔用的金属嘴预先埋在芯模内部，在缠绕过程中把适当数量的补强纤维放置在大极孔所处的部位上，壳体固化后，按大极孔的尺寸切削加工，脱模后，再把大金属嘴粘接到壳体封头上。这种方法使金属嘴与封头之间的连接十分困难，封头上的纤维被切断了，需要实施开口补强，相当麻烦，对火箭发动机壳体来说，大直径极孔位于发动机尾部，与喷管相连，工作条件恶劣，绝热层施工又较难，必然使发动机的可靠性降低，增加了壳体的消极质量。

（2）变角度缠绕，既然在一定范围内允许封头的实际缠绕角偏离实际缠绕角，当然也可以使容器的圆筒部分的缠绕角从一端至另一端逐渐变化，以使两端赤道处的缠绕角与各自的封头缠绕角相等，从而使每一个封头的纤维都处于测地线，实现测地线缠绕，这称为变角度缠绕。这种方法只有当圆筒段相当长时进行这样的变角度缠绕才是可能的，如果圆筒段较短，位于变角度位置的纱片，在缠绕张力的作用下，必然自动滑向等螺距的。一般发动机壳体很少具备这样的条件，即使能够实现变角度缠绕，由于圆筒部分的角度是变化的，沿长度方向壳体的壁厚是变化的，因而是不等强的，必然影响结构质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，当发动机壳体两端封头的大小极孔直径相差特别大而造成纤维不能满足稳定性缠绕时，提供一种简单的、易于实施的防止发动机燃烧室壳体缠绕纤维滑线的缠绕方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止发动机燃烧室壳体缠绕纤维滑线的方法，它包括以下步骤：

1）清理用于发动机壳体的芯模表面的灰尘，并在发动机壳体的芯模表面粘贴绝热材料；