[发明专利]一种无纬布针刺喉衬喷管

说明书

本发明公开了一种无纬布针刺喉衬喷管，包括喷管壳体、喉衬以及绝热层，喷管壳体入口设有喉衬，喉衬与喷管壳体之间设有绝热层；喉衬为分段结构，分段部位在柱段结构往喷管出口方向3mm～5mm范围内，喉衬长度与柱段结构厚度比值为3.11～3.5；所述喉衬采用无纬布针刺C/C复合材料制成。本发明生产周期短、效率高、成本低，具备良好的力学性能。

技术领域

本发明涉及固体火箭发动机喷管技术领域，具体涉及一种无纬布针刺喉衬喷管。

背景技术

喉衬是固体发动机喷管的关键部件，承受高温高压燃气的冲刷，工作环境十分恶劣，喉衬附近的对流换热强度是整个喷管结构中最为剧烈的，因内部温度梯度不均，一旦热应力超过强度极限，将导致喉衬破碎飞出，同时，与喉衬相关的试车故障占整个发动机故障的50％以上。因此，喉衬对喷管的质量尤为重要。

喉衬对材料的选用极其严格，指标要求主要体现在以下方面：力学性能、热物理性能、抗烧蚀性能，其中力学性能关系喉衬的结构完整性和烧蚀形貌；热物理性能涵盖材料的导热性能、热容、热胀系数等；抗烧蚀性能包括机械剥蚀、化学烧蚀等，其大小直接影响发动机的内弹道设计。

随着固体战术导弹的发展，发动机工作压强更高、时间更长，喷管喉衬规模更大，以往首选的T705石墨材料，由于性能偏低、数据波动大、内部缺陷多等原因，已不能满足使用要求，战略导弹采用的碳/碳复合材料造价极其昂贵，生产周期约201天，导致喉衬的生产效率低下，使喷管难以适应战术导弹大批量生产的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无纬布针刺喉衬喷管，生产周期短、效率高、成本低，具备良好的力学性能。

本发明的具体实施方案如下：

一种无纬布针刺喉衬喷管，包括喷管壳体、喉衬以及绝热层，所述喷管壳体入口设有喉衬，所述喉衬与喷管壳体之间设有绝热层；所述喉衬为分段结构，分段部位在柱段结构往喷管出口方向3mm～5mm范围内，喉衬长度与柱段结构厚度比值为3.11～3.5；所述喉衬采用无纬布针刺C/C复合材料制成。

进一步地，所述绝热层包括固定体绝热层、背壁绝热层以及扩张段绝热层；

所述固定体绝热层粘接在喷管壳体外壁与喉衬之间，所述背壁绝热层粘接在喷管壳体内壁与喉衬小端外壁之间，同时，固定体绝热层内壁与背壁绝热层外壁粘接；所述扩张段绝热层设置在喷管扩张段内壁与喉衬之间，扩张段绝热层内壁与喉衬内壁圆滑过渡。

进一步地，所述绝热层与喉衬采用迷宫结构密封；

喉衬前段外壁设有两个台阶结构，固定体绝热层粘接在喷管壳体外壁与喉衬前段第一个台阶之间，背壁绝热层粘接在喷管壳体内壁与喉衬前段第二个台阶之间。

进一步地，所述固定体绝热层材料为高硅氧布/酚醛，所述背壁绝热层材料是模压石棉/酚醛，所述扩张段绝热层材料为碳布/酚醛、高硅氧布/酚醛复合材料，高硅氧布/酚醛与喷管扩张段内壁粘接，高硅氧布/酚醛外壁粘接碳布/酚醛；所述高硅氧布/酚醛与背壁绝热层粘接，碳布/酚醛与高硅氧布/酚醛的粘接部位正对喉衬后段端面，碳布/酚醛与喉衬后段端面距离0.05mm～0.2mm。

有益效果：

1、本发明喉衬采用无纬布针刺C/C复合材料，新材料制备方便、造价低廉、生产周期短，同时喉衬采取分段结构，降低结构热应力，具备良好的力学性能，使喷管完成度高，质量好，能够适应当前固体发动机高压强、长时间、大过载的工况。

2、本发明考虑到不同部位受热不同，有针对性的在不同部位设置不同绝热层。

3、本发明绝热层与喉衬采用迷宫结构密封，密封效果好。

4、本发明碳布/酚醛与喉衬后段端面距离0.05mm～0.2mm，为碳布/酚醛在高温下膨胀预留余量，避免材料的损坏。

附图说明