一种单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机绝热层成型装置的制作方法

本实用新型属于固体火箭发动机燃烧室绝热层成型领域，具体为一种利用刚性工装模具对单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机进行绝热成型的装置。

背景技术：

为了推动固体火箭发动机技术的发展，各种用于前沿探索研究具有新型结构的发动机的制造逐渐兴起。单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机包含轨控燃烧室和反向嵌套于轨控燃烧室的姿控燃烧室。轨控燃烧室的绝热结构比较复杂，包含了轨控燃烧室的内绝热成型和姿控燃烧室的外绝热成型，见图1。常用的手工贴片，气囊加压工艺适用于直筒状燃烧室的绝热内成型。对于绝热结构复杂特别是包含燃烧室外绝热成型的壳体，气囊难以施加足够的压力作用于燃烧室外绝热层区域，结果导致外绝热成型区域的脱粘。完成这种包含外绝热成型绝热结构复杂的壳体必须使用其它成型方法。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机绝热层成型装置，可保证燃烧室外绝热层粘接区域的粘接质量并与其它粘接区域绝热层同步成型。

本实用新型的技术方案是：包括用于姿控燃烧室内绝热层成型的凸形模组、用于姿控燃烧室外绝热层和轨控燃烧室内绝热层成型的凹形模组；所述凸形模组包括置于姿控燃烧室内用于挤胀姿控燃烧室内绝热层的瓣合式模芯一、深入瓣合式模芯一内用于与瓣合式模芯一配合挤胀姿控燃烧室内绝热层的单锥面压力锥；所述凹形模组包括置于轨控燃烧室内用于挤胀姿控燃烧室外绝热层和轨控燃烧室内绝热层的瓣合式模芯二和瓣合式模芯三、置于瓣合式模芯二和瓣合式模芯三之间用于与瓣合式模芯二和瓣合式模芯三配合挤胀姿控燃烧室外绝热层和轨控燃烧室内绝热层的双锥面压力锥。

还包括一用于保护发动机壳体的柱状支撑筒。

所述支撑筒上端与瓣合式模芯一之间设有用于保护发动机壳体的上限位环，支撑筒下端与瓣合式模芯三之间设有下限位环。

所述瓣合式模芯一上端设有用于与上限位环相卡的凸缘；所述瓣合式模芯三下端设有用于与下限位环相卡的凸缘；所述瓣合式模芯三外壁上设有与发动机壳体、支撑筒、下限位环配合的限位台阶部。

所述上限位环与单锥面压力锥之间设有垫环。

所述瓣合式模芯一包括两个结构相同的楔状分瓣模、四个结构相同的配合分瓣模。

所述瓣合式模芯二包括六个结构相同的分瓣模。

所述瓣合式模芯三包括两个结构相同的楔状分瓣模、四个结构相同的配合分瓣模。

所述瓣合式模芯一内孔为与单锥面压力锥配合的锥形孔；所述瓣合式模芯三内孔为与双锥面压力锥配合的锥形孔；所述瓣合式模芯二外壁为与双锥面压力锥配合的锥形面。

所述支撑筒包括两个半圆柱筒壳，支撑筒内腔内壁与壳体筒段外壁配合，防止壳体外壁过度受压而变形。为了便于反向嵌套双燃烧室结构发动机与支撑筒装配，将支撑筒等分线切割为两半，支撑筒内腔内壁与壳体筒段外壁配合，防止壳体外壁过度受压而变形。支撑筒端口外壁与限位环配合。

与限位环配合使用的瓣合式模芯一（姿控燃烧室内绝热层模芯）与瓣合式模芯三（轨控燃烧室内绝热层模芯）呈中空“U”型结构，不与限位环配合使用的瓣合式模芯二（姿控燃烧室外绝热层模芯）呈“V”型结构。一般而言，绝热层外型面的状态由绝热层模芯的外型面和尺寸来保证。但对于该发动机姿控燃烧室外绝热层而言，其外型面的状态由绝热层模芯的内型面和尺寸来保证。“V”型结构姿控燃烧室外绝热层模芯除了保证姿控外绝热层的状态外，还能保证部分靠近姿控燃烧室的轨控燃烧室内绝热层的状态。另外，该模芯仅与压力锥接触而不与任何定位环直接配合接触，在发动机壳体轴向方向上处于半定位状态，只能保证绝热层在轴向方向上的最大厚度，不能保证最小厚度，实际生产中必须在姿控燃烧室外绝热区域投入过量的绝热层胶料。

瓣合式模芯经过线切割处理后便于装模和拆卸。姿控燃烧室内绝热层模芯和轨控燃烧室内绝热层模芯分别被切割为6件不等分组件，姿控燃烧室外绝热层模芯被切割为6件等分组件。

单锥面压力锥与姿控燃烧室内绝热层模芯配合。双锥面轨控燃烧室压力锥分别通过内外锥面与姿控燃烧室外绝热层模芯和轨控燃烧室内绝热层模芯配合。本实用新型中的压力锥除了用于向模芯施压外，还与部分区域绝热层直接接触，具有一定的保证绝热层状态的功能。

所述发动机壳体外径为100～400mm，壳体长度为100～400mm。

所述加压装置为平板硫化机。

所述绝热层为橡胶类绝热层。

所述组合模芯材料为经过热处理的45#钢。本实用新型仅需要一套模具就能完成燃烧室的绝热，实现了单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机绝热的同步成型。另外本实用新型以平板硫化机作压力源供压可到10MPa，使绝热层的固化压力远远大于气囊所能提供的极限压力，硫化后的绝热层更致密，与壳体的粘接更牢靠，解决了气囊加压绝热成型法中姿控燃烧室外绝热层粘接成型的难题。本实用新型对于单壳体反向嵌套双燃烧室结构发动机的绝热成型非常适用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2 为反向嵌套双燃烧室结构发动机壳体。

图3为本实用新型的姿控燃烧室内绝热模芯。

图4为图3的俯视图。

图5为本实用新型的姿控燃烧室外绝热模芯。

图6为图5的俯视图。

图7为本实用新型的轨控燃烧室内绝热模芯。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型的双锥面轨控燃烧室压力锥。

图10为图9的俯视图。

图中，1、单锥面压力锥，2、瓣合式模芯一，3、垫环，4、上限位环，5、支撑筒，6、下限位环，7、瓣合式模芯三，8、双锥面压力锥，9、瓣合式模芯二，10、姿控燃烧室，11、轨控燃烧室，12、姿控燃烧室内绝热层，13、姿控燃烧室外绝热层，14、轨控燃烧室内绝热层，15、楔状分瓣模，16、配合分瓣模，17、分瓣模，18、楔状分瓣模，19、配合分瓣模。

具体实施方式

图1、图2中，本实用新型包括用于姿控燃烧室内绝热层12成型的凸形模组、用于姿控燃烧室外绝热层13和轨控燃烧室内绝热层14成型的凹形模组。凸形模组包括置于姿控燃烧室10内用于挤胀姿控燃烧室内绝热层12的瓣合式模芯一2、深入瓣合式模芯一2内用于与瓣合式模芯一2配合挤胀姿控燃烧室内绝热层12的单锥面压力锥1。凹形模组包括置于轨控燃烧室11内用于挤胀姿控燃烧室外绝热层13和轨控燃烧室内绝热层14的瓣合式模芯二9和瓣合式模芯三7、置于瓣合式模芯二9和瓣合式模芯三7之间用于与瓣合式模芯二9和瓣合式模芯三7配合挤胀姿控燃烧室外绝热层13和轨控燃烧室内绝热层14的双锥面压力锥8。还包括一用于保护发动机壳体的柱状支撑筒5，支撑筒5包括两个半圆柱筒壳，支撑筒内腔内壁与壳体筒段外壁配合，防止壳体外壁过度受压而变形。支撑筒5上端与瓣合式模芯一2之间设有用于保护发动机壳体的上限位环4，支撑筒5下端与瓣合式模芯三7之间设有下限位环6。上限位环4与单锥面压力锥1之间设有垫环3。

使用时，先将预制好的绝热层置于涂有胶粘剂的姿控燃烧室内，使用支撑筒5将壳体包裹起来，依次装填上限位环4、瓣合式模芯一2、垫环3和单锥面压力锥1后将整个壳体反转放置。将预制好的绝热层置于涂有胶粘剂的轨控燃烧室内，然后依次装填下限位环6、瓣合式模芯二9、瓣合式模芯三7和双锥面压力锥8。通过平板硫化机加压10MPa，在工艺温度下完成绝热层的硫化。

图3、图4中，瓣合式模芯一2包括两个结构相同的楔状分瓣模15、四个结构相同的配合分瓣模16。瓣合式模芯一2内孔为与单锥面压力锥1配合的锥形孔。瓣合式模芯一2上端设有用于与上限位环4相卡的凸缘。

图5、图6中，瓣合式模芯二9包括六个结构相同的分瓣模17。瓣合式模芯二9外壁为与双锥面压力锥8配合的锥形面。

图7、图8中，瓣合式模芯三7包括两个结构相同的楔状分瓣模18、四个结构相同的配合分瓣模19。瓣合式模芯三7内孔为与双锥面压力锥8配合的锥形孔。瓣合式模芯三7下端设有用于与下限位环6相卡的凸缘。瓣合式模芯三7外壁上设有与发动机壳体、支撑筒5、下限位环6配合的限位台阶部。

图9、图10中，8为双锥面压力锥。