[发明专利]固体火箭发动机纤维缠绕壳体层间分层的修补方法

说明书

本发明公开了一种固体火箭发动机纤维缠绕壳体层间分层的修补方法，确定缺陷区域和深度‑根据缺陷区域来判定绝热层开口位置‑对位于缺陷区域的绝热层进行开口‑检查两个开口与缺陷区域是否贯通‑向缺陷区域内进行注胶修补，注胶的过程中进行擀压操作使胶液完全充满缺陷区域‑待注胶完成后取下抽气管，对整个修补区域制作真空袋抽真空，并对修补区域使用撑具工装进行加压‑固化、拆除撑具，对绝热层的凹坑进行修复。采用注胶的方式进行修补，最大限度减小了修补对绝热层表面的损伤，同时可应用于复合层界面缺陷的修补，解决了因壳体内表面缺陷造成的壳体报废无法使用的问题，操作简单、操作风险低，对工人技能水平要求低，对缺陷修复率达100％。

技术领域

本发明属于复合材料修补技术领域，具体涉及一种固体火箭发动机纤维缠绕壳体层间分层的修补方法。

背景技术

随着复合材料的兴起，具有更高比强度和比刚度的复合材料逐渐在替代传统的钢、铝合金和钛合金，其中明显表现在纤维缠绕复合材料发动机壳体的应用当中。绝热层是置于推进剂与发动机壳体之间的保护层，其主要功用是保护发动机壳体免受推进剂燃烧时高温燃气的冲刷，使得发动机能够正常工作。除此之外，对于自由装填式装药还能够起到缓冲的作用，降低自由装填装药与壳体之间的碰撞，缓冲应力传递的作用。大型纤维缠绕固体火箭发动机制作一般采用石膏芯模，芯模骨架采用金属骨架与芯轴相连。由于壳体本身长径比较大，芯轴的挠度也较大，对于芯模骨架本身强度要求极高。但是不可避免的是芯模骨架长期使用后，型板发生变形甚至螺纹松动导致芯模塌陷，致使绝热层表面出现鼓包和虚空的现象。纤维缠绕复合材料壳体若出现局部鼓包缺陷，会引起纤维缠绕复合材料壳体脱粘现象的出现。这些鼓包缺陷若不进行修复处理，将会严重影响整个纤维缠绕复合材料发动机壳体/绝热层/衬层/推进剂结构的完整性，在发动机工作过程中局部过热或被燃烧产物冲刷，使燃烧室壳体发生瞬间失强、穿火等而爆炸解体，导致发动机试车或飞行试验失败。

现在对于鼓包和虚空的修补方法主要有热补和冷补两种方案，热补是将缺陷位置挖掉，使用未硫化胶片粘贴后局部加热加压硫化进行修补；冷补则将修补位置挖开对虚空脱粘位置进行打磨刷胶粘接，将挖开胶片复位的修补方法。两种方法由于需要将绝热层挖开，操作起来均有一定的风险，而且对绝热层本身可靠性具有一定影响，而且热补过程中需要对局部进行加热，复合层强度也会因为受热而减弱。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种对复合层、绝热层损伤小的固体火箭发动机纤维缠绕壳体层间分层的修补方法，操作简单、修复可靠性高。

为实现上述目的，本发明所设计的固体火箭发动机纤维缠绕壳体层间分层的修补方法如下：

1)确定缺陷区域和深度

2)根据缺陷区域来判定绝热层开口位置

3)对位于缺陷区域的绝热层进行开口

确定了开口位置之后，将两个开口位置处的绝热层挖开露出缺陷区域所处界面从而形成两个凹坑，并在缺陷区域所处界面开一个直径小于5mm的小孔，且周向位置高的开口为出气口，周向位置低的开口为进液口；

4)检查两个开口与缺陷区域是否贯通

5)向缺陷区域内进行注胶修补，注胶的过程中进行擀压操作使胶液完全充满缺陷区域

6)待注胶完成后取下抽气管，对整个修补区域制作真空袋，抽真空，并对修补区域使用撑具工装进行加压

7)固化、拆除撑具，使用冷粘修补的方法对绝热层的两个凹坑进行修复。

进一步地，所述步骤1)的具体过程为：

通过超声波C扫确定缺陷区域及缺陷大小，通过DR检测缺陷区域的缺陷深度以及所处界面。

进一步地，所述步骤2)的具体过程为：