一种运载火箭动力管路系统绝热结构及运载火箭的制作方法

本发明涉及液体火箭动力管路领域，特别涉及一种运载火箭动力管路系统绝热结构及运载火箭。

背景技术：

随着航天产业的快速发展，涉及火箭的各项技术也实现了突飞猛进。动力管路系统是运载火箭最重要的分系统之一，其基本功能是把指定的介质，如液体推进剂、增压气体等输送到使用部位。

目前，由于火箭上动力管路形式多样，种类繁多，通常需要安装在箭体外壁上，并跨越多个舱段。裸露在外面的动力管路需要承受很严酷的飞行环境，现有的运载火箭对安装在箭体外壁的管路系统处理方式是，首先在管路外壁涂一层聚氨酯泡沫，起到绝热作用，然后舱壁外面还会安装有管路整流罩，起到防止气动加热对管路的冲刷。这种传统的管路绝热工艺方法，不仅工序复杂，结构件多，成本也很高，并且箭壁外的整流罩凸起物会增大飞行阻力，影响火箭的飞行运载效率。

因此，怎样提供一种设计合理，结构紧凑，方便安装，可以减轻火箭的重量，提高运载能力的运载火箭动力管路系统绝热结构，是目前所要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种运载火箭动力管路系统绝热结构及运载火箭，具有设计合理，结构紧凑，方便安装，可以减少火箭的重量，提高运载能力等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种运载火箭动力管路系统绝热结构，包含位于内侧的管路主体及设置在所述管路主体外侧的绝热层，其中：所述管路主体包括金属材料及与所述金属材料编制而成的复合材料预制体；所述绝热层为c/c基体材料，所述预制体由碳纤维构成，且在所述管路主体向外的径向方向上，所述预制体包含第二层体、网胎和第一层体，三者通过碳丝线相互缝制在一起；所述网胎在所述管路主体向外的径向方向上设置于所述预制体的外侧，且所述第一层体、所述第二层体和网胎中相邻的两个之间相互贴紧。

优选的，所述管路主体还包含连接结构，所述连接结构位于所述管路主体的两端。

优选的，所述连接结构具有弯头结构，且所述连接结构外部缠绕地设有碳丝带。

优选的，所述第一层体包含多个均匀排列的第一无纬布，所述第二层体包含多个均匀排列的第二无纬布，且所述第一无纬布的纤维丝延伸方向与所述第二无纬布的纤维丝延伸方向相互垂直。

优选的，所述网胎包含主板和立柱，所述立柱位于所述主板的两侧，所述主板和所述立柱一体成型设计。

优选的，所述主板的外形为长方体结构。

优选的，所述立柱一端与所述主板连接，另一端向远离所述主板的任意方向延伸。

优选的，所述立柱远离所述主板的一端设有向所述主板侧凹陷的下凹部。

优选的，所述立柱远离所述主板的一端均匀分布多个下凹部。

本发明还提供一种运载火箭，包含以上运载火箭动力管路系统绝热结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少是：一种运载火箭动力管路系统绝热结构，包含位于内侧的管路主体及设置在所述管路主体外侧的绝热层其中：所述管路主体包括金属材料及与所述金属材料编制而成的复合材料预制体；所述绝热层为c/c基体材料，所述预制体由碳纤维构成，且在所述管路主体向外的径向方向上，所述预制体由第二层体、网胎和第一层体组成，三者通过碳丝线相互缝制在一起；所述网胎在所述管路主体向外的径向方向上设置于所述预制体的外侧，且所述第一层体、所述第二层体和网胎中相邻的两个之间相互贴紧，该结构把金属材料及与所述金属材料编制而成的复合材料预制体编制在一起，通过网胎附着在所述第一层体和所述第二层体上，c/c基体材料沉积在所述网胎，使得绝热层与预制体成型达到一体化，可以起到绝热作用，该结构具有设计合理，结构紧凑，方便安装，与传统方法比，减少了管路外部的整流罩，即减少火箭的重量，可以提高运载能力。

附图说明

附图1为本发明运载火箭动力管路系统绝热结构的示意图；

附图2为本发明预制体的结构示意图；

附图3为本发明管路主体与连接结构的主视图；

附图4为本发明主板与立柱的主视图；

附图5为本发明主板与立柱的俯视图；

附图6为本发明立柱的立体图；

附图7为本发明下凹部的结构示意图；

附图8为本发明含有多个下凹部的立柱的俯视图。

附图标记说明：

1管路主体2绝热层

3预制体4第一无纬布

5第二无纬布6网胎

7连接结构8主板

9立柱10下凹部

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

本技术方案提供：如图1和图2所示，一种运载火箭动力管路系统绝热结构，包含位于内侧的管路主体1及设置在管路主体1外侧的绝热层2。其中：管路主体1包括金属材料及与金属材料编制而成的复合材料预制体3。绝热层2为c/c基体材料，预制体3由碳纤维构成，且在所述管路主体向外的径向方向上，预制体3包含第一层体、第二层体和网胎6，三者通过碳丝线相互缝制在一起；网胎6在管路主体1向外的径向方向上设置于预制体3的外侧，且第一层体、第二层体和网胎6中相邻的两个之间相互贴紧。

具体的说：该种运载火箭动力管路系统绝热结构，包含位于内侧的管路主体1及设置在管路主体1外侧的绝热层2。其中：管路主体1包括金属材料及与金属材料编制而成的复合材料预制体3。绝热层2为c/c基体材料，预制体3由碳纤维构成，且在所述管路主体向外的径向方向上，预制体3包含第一层体、第二层体和网胎6，三者通过碳丝线相互缝制在一起；网胎6在管路主体1向外的径向方向上设置于预制体3的外侧，且第一层体、第二层体和网胎6中相邻的两个之间相互贴紧。该结构把金属材料及与所述金属材料编制而成的复合材料预制体编制在一起，之后，通过网胎6附着在第一层体和第二层体上，c/c基体材料沉积在网胎6，使得绝热层2与预制体3成型达到一体化成型，进而起到绝热作用，该结构具有设计合理，结构紧凑，方便安装，与传统方法比，减少了管路外部的整流罩结构，即减少火箭的重量，可以提高运载能力。

需要说明的是，如图1和图3所示，为了方便管路主体1与箭体内的管路进行连接，管路主体还包含连接结构7，连接结构7位于管路主体1的两端。例如，管路主体1两端的连接结构7可以用于与火箭对应的结构插接。在本实施方式中，连接结构7具有弯头结构，且连接结构7外部缠绕地设有碳丝带，其中碳丝带可以起到绝热作用。

需要提及的是，由于有些管路主体1的形状不规则，可能有弯曲或变截面的情况，可以采用针刺编制预制体3成型的方式，将预制体3贴服在管路主体1的外侧。此外，针对形状规格简单的管路，可以采用碳纤维长丝或带缠绕的方法，可根据不同的要求选择不同的缠绕方法，具体实施工艺在此不再说明。管路主体1内部设有供气体或液体流通的通道。

进一步说明的是，如图1和图2所示，为了承受高温，降低管路主体1表面的温度，在管路主体1表面设置由碳纤维构成的预制体3。网胎6设置在管路主体1的最外侧，即各层体之外，用以沉积c/c基体材料。第一层体或第二层体外侧表面可以与网胎6的一侧相互贴紧。需要注意的是，第一层体，第二层体和网胎6均由碳纤维材质构成。特别需要留意的是，例如，第一层体和第二层体的位置关系可以相互替代，即沿管路主体1向外的径向方向上，第一层体距管路主体1轴向中心线的距离大于第二层体距管路主体1轴向中心线的距离，也可以第一层体距管路主体1轴向中心线的距离小于第二层体距管路主体1轴向中心线的距离。

需要说明的是，为了增加绝热效果，例如，可以增加第一层体，第二层体和网胎6的数量，以达到改善对管路主体1表面的绝热效果。在实际应用过程中，例如，在不影响火箭载重的情况下，还可以根据实际情况对预制体3包裹管路主体1表面的层数进行增加，使得管路主体1表面的隔热更加明显，在此不对工艺进行具体说明。

需要进一步说明的是，本实施方式中，为了第一层体与第二层体位置更加稳固，避免第一层体与第二层体产生错位移动，第一层体包含多个均匀排列第一无纬布4，第二层体由多个均匀排列的第二无纬布5组成。需要进一步解释的是，第一无纬布4和第二无纬布5均由长条形状的碳纤维丝构成，为了减少第一层体内第一无纬布4之间的缝隙和第二层体内第二无纬布5之间的缝隙，将第一无纬布4的纤维丝延伸方向与第二无纬布5的纤维丝延伸方向相互垂直。

特别需要注意的是，如图4和图5所示，网胎6由主板8和立柱9组成，立柱9位于主板8的两侧。为了使得主板8和立柱9连接更加紧密，牢固，将主板8和立柱9采取一体成型设计。在本实施方式中，为了增加主板8的稳定性，同时方便使用，将主板8的外形为长方体结构，而在实际应用时，主板8的外形还可以是正方形，菱形等。

优选的，如图2，图4和图6所示，为了增加立柱9外端与外界不同方向的接触，立柱9一端与主板8连接，另一端向远离主板8的任意方向延伸。需要注意的是，为了方便绝热层2与网胎6结合，在立柱远离9主板8的一端设有向主板8侧凹陷的下凹部10，使得c/c基体材料可以容易地沉积至下凹部10内。例如，下凹部10可以类似水池，c/c基体材料类似水池内的水，这样避免c/c基体材料从下凹部10内流出，使得c/c基体材料均匀设置在网胎6上，改善管路主体1的绝热效果。如图8所示，为了增加c/c基体材料与下凹部10接触面积，且保证c/c基体材料均匀分布在立柱9上，例如，在立柱9远离主板8的一端上设有多个均匀的下凹部10。

如图7所示，为了方便c/c基体材料快速沉积至下凹部10内，例如，下凹部10的上端至下凹部10的下端的直径逐渐变小，且与c/c基体材料接触的表面平整光滑。下凹部10的上端，即远离立柱9中心的一端；下凹部10的下端，即靠近立柱9中心的一端。例如，从下凹部10的上端至下端，可以形成连续的台阶结构，每个台阶可以具有小的下凹结构，从而进一步加强c/c基体材料的沉积强度，改善管路的绝热性能。

例如，在从下凹部10上端至下端内部尺寸逐渐减小的情况下，其侧壁和底部可以设置多条凹槽，且多个凹槽可以在内壁和底部划分出多个小格子，以增强c/c基体材料的附着强度。例如，侧壁的格子密度可以大于底部的格子密度，从而避免增加工艺成本，同时保证c/c基体材料的强度。

需要指出的是，网胎6也可以直接由立柱9构成，且立柱9均匀设置在第一无纬布4和第二无纬布5表面，且与两者相互紧贴。例如，可以通过挤压方式，将网胎6、第一无纬布4和第二无纬布5紧密连接在一起。例如，三者在挤压之后，还可以通过放入高温炉加温，使彼此致密地配合。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本发明还提供一种运载火箭，包含以上运载火箭动力管路系统绝热结构。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。