[发明专利]亚声速分离线单轴摆动喷管用喷管柔性堵盖成型方法及模具

说明书

本发明公开了一种亚声速分离线单轴摆动喷管用喷管柔性堵盖成型方法，柔性堵盖成型模具的设计制造、制作胶片、裁剪胶片、制备圆台胶片：将两张环形胶片均裁剪一个扇环，然后将扇环的两边对合形成圆台胶片、制备尼龙夹布、柔性堵盖模压成型。采用尼龙夹布增强柔性堵盖厚壁处的强度，且对尼龙夹布结构和表面亲和性进行了二次设计和处理，解决了普通尼龙夹布模压过程中跑丝至薄壁部分导致柔性堵盖漏气的问题，解决了普通尼龙夹布与天然橡胶结合力差的问题，大大提高了柔性堵盖的强度和工艺性，且工艺简单、成本低廉；采用薄壁厚壁一体模压成型的方式制备柔性堵盖解决了亚声速分离线单轴摆动喷管的柔性堵盖漏气问题，提高了安全性。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机零部件加工技术领域，具体涉及一种亚声速分离线单轴摆动喷管用喷管柔性堵盖成型方法及模具。

背景技术

固体火箭发动机是航天飞行器的动力装置，由燃烧室(装有推进剂药柱)、喷管及点火器等主要部分组成。喷管位于燃烧室的尾部，由收敛段、喉衬及扩张段三部分组成，是固体火箭发动机的能量转换装置。

喷管堵盖通过粘接或螺钉安装在喷管的收敛段、喉衬或扩张段上，其主要功能有三个方面：a)封闭发动机燃烧室，起防潮、防尘作用；b)点火时为固体火箭发动机提供一个瞬时密闭容器，使燃气在燃烧室内停留一段时间，有利于点火压强的建立，缩短点火延迟时间，实现可靠点火。如果喷管堵盖打开压强低，可造成点火延迟期增加，点火药能量损失增大，严重时可出现发动机熄火；当打开压强过高，引起过高的初始点火压强峰，严重时可致使固体火箭发动机爆炸；c)作为尾部点火器的安装支架。

根据工作用途，喷管堵盖可分为蓄压防尘防潮作用的环境堵盖、专门设计的防尘防潮堵盖、点火器支架式堵盖、流量限制的结构形式堵盖等。按其形状，喷管堵盖有球形堵盖、平堵盖、开槽式堵盖、片形堵盖、内凹形堵盖和异型堵盖等；按其安装位置，可分为扩张段头部、扩张段内型面、扩张段与喉衬的间隙、喉衬与收敛段的间隙和收敛段头部等位置的喷管堵盖；按其材料，可分为金属堵盖和非金属堵盖，金属堵盖又可分为纯铝堵盖、硬铝堵盖及铜堵盖等，非金属堵盖可分为复合材料堵盖、泡沫塑料堵盖和橡胶堵盖等。由于喷管堵盖为薄壁件且容易变形，在喷管研制过程中，出现了很多技术问题，如常出现漏气现象，使得喷管堵盖在存储过程中被吹出，打开压强偏低或偏高和喷管堵盖无法打开导致固体火箭发动机爆炸等问题。

特别是对于一种亚声速分离线的单轴摆动喷管，喷管堵盖不仅在固体火箭发动机存储和运输过程中起防尘、防潮作用，而且在固体火箭发动机点火前后，喷管做摆动动作时也应具有密封作用和在规定压强下打开的功能。

传统的金属堵盖飞出质量大、安全性低；复合材料堵盖和泡沫塑料堵盖柔性差、变形大、容易漏气。目前亚声速分离线的单轴摆动喷管喷管堵盖多采用橡胶制成的柔性堵盖，分成堵盖一和堵盖二两部分。堵盖一为厚度1mm左右的异型薄壁橡胶件，一边粘接于收敛段内型面上，另一边跨过喷管亚声速分离线与堵盖二搭接粘接在一起，在喷管摆动时堵盖一能适应一定的拉伸变形，不会造成过大的摆动力矩，也不会形成过大的剥离力导致粘接面脱粘，主要起密封作用。堵盖二为厚度3mm左右的夹布橡胶件，粘接于喉衬内型面上，其在0.5～2.5MPa压强下可以以破坏形式打开，不仅起密封作用，而且起保证发动机点火压强的作用。但该技术方案粘接面多，工艺复杂，密封可靠性差，喷管摆动后经常出现粘接面脱粘漏气的现象。

发明内容

本发明的目的就是要针对传统加工方法的不足，提供一种提高固体火箭发动机密封可靠性和安全性的亚声速分离线单轴摆动喷管用喷管柔性堵盖成型方法及模具。

为实现上述目的，本发明所设计的亚声速分离线单轴摆动喷管用喷管柔性堵盖成型方法，所述柔性堵盖结构的尺寸参数包括厚壁母线长度L、薄壁母线长度l、厚壁厚度M及薄壁厚度m，所述柔性堵盖的成型方法包括如下步骤：

1)柔性堵盖成型模具的设计制造：按柔性堵盖结构尺寸和橡胶模压收缩率设计制造柔性堵盖成型模具，且成型模具的型腔尺寸比柔性堵盖的外形尺寸大2～3％；