CN109958548A - 一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺 - Google Patents

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李彦荣
田军
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Abstract

本发明公开了一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，包括如下步骤：步骤一，根据固体推进剂药形分解多个药块，根据药块尺寸设计工装模具；步骤二，将固体推进剂往设计好的工装模具内浇注装药，固化成型，脱模得预制的固体推进剂药块；步骤三，在预制的固体推进剂药块界面间均匀涂刷粘接剂，按照顺序将其依次填装到发动机壳体内部。本发明通过模块化装药满足大型发动机快速装药、快速发射的需求，大幅提升大型固体发动机的生产效率，特别适合于应急发射、临时发射等用大型固体发动机的装药任务。

Description

一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺。
背景技术
伴随着我国国防技术的飞速发展，宇航系统和导弹武器系统对大型固体发动机提出了能量更高、速度更快、生产周期更短、维护更加方便等要求，现在大型固体发动机的直径已经达到3m，根据我国宇航系统的发展规划，未来固体发动机的直径可能达到5m，甚至更大，装药量由原来的几十吨增加到几百吨。然而，我国固体发动机受生产工艺条件的限制，现有国内最大的固体推进剂混合机为2400L，每次生产量约2T，每次生产约2h，100吨装药需要约100h(约4天)，装药周期很长，无法满足快速发射的需要，因此，急需研发一种大型固体发动机快速装药工艺。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明在不改变国内现有固体发动机装药能力的情况下，建立了一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，可以在阵地、发射场等进行现场快速生产，满足大型固体发动机应急发射、临时发射等快速发射的要求。
本发明提供如下技术方案：
一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，包括如下步骤：
步骤一，根据固体推进剂药形分解多个药块，根据药块尺寸设计工装模具；
步骤二，将固体推进剂往设计好的工装模具内浇注装药，固化成型，脱模得预制的固体推进剂药块；
步骤三，在预制的固体推进剂药块界面间均匀涂刷粘接剂，按照顺序将其依次填装到发动机壳体内部。
进一步地，在发动机壳体内表面设置绝热层，在所述绝热层上均匀涂刷粘接剂。
进一步地，所述固体推进剂药形可以根据需要进行设计。
进一步地，所述固体推进剂药形采用均匀或不均匀的分解方式。
进一步地，所述分解的药块形状为环形、扇形、正方体、长方体或不规则体。
进一步地，装配完毕后采用气囊进行加压固化。
进一步地，在所述气囊中添加0.5-0.7MPa的压力，加压固化4小时。
进一步地，所述粘接剂包括如下质量百分含量的组分：双酚A型环氧树脂：50％～85％，聚丙二醇二缩水甘油醚：5％～30％，磷酸酯：1％～20％。
进一步地，所述磷酸酯的制备方法为先将正丁醇和聚己内酯三元醇均匀混合，然后加入多聚磷酸反应，最后水解即得磷酸酯。
进一步地，反应温度为40～50℃，水解温度为65～70℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过模块化装药可以满足大型固体发动机的需要，具有装配时间短、发射周期短的优点。
2、本发明通过模块化装药可以解决生产设备能力的限制，降低军工企业生产过程对混合机尺寸及后续生产工艺的要求，满足大型发动机快速装药、快速发射的需求。
3、本发明通过添加界面粘接剂将预制的固体推进剂药块在固体发动机内部又粘接成一个整体，降低了固体发动机装药界面脱粘的风险。
4、本发明生产工艺简单、操作流程方便、安全性高，特别适合应急发射、临时发射等用大型固体发动机的装药任务。
5、采用本发明制备的磷酸酯，其伸长率在普通胺类等固化剂基础上可提高15％-20％，常温20-25℃下可以固化，且由此磷酸酯合成的粘结剂不易变脆，粘结效果更好。
附图说明
图1为根据本发明的固体火箭发动机模块化装药第一实施例横截面的结构示意图。
图2为图1所示模块化装药分解药块横截面的结构示意图。
其中，1-发动机壳体，2-绝热层，3-固体推进剂。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步说明,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以φ3000mm×4000mm的大型固体发动机为例对本发明作进一步详细的说明。
根据固体发动机设计要求，预先设计满足固体发动机能量性能、燃烧性能、力学性能、安全性能、贮存性能的固体推进剂配方，并经过不同尺寸标准发动机试验验证后，备用。
如图1所示，为本发明固体火箭发动机模块化装药第一实施例，所述固体发动机包括从外到内依次设置的发动机壳体1、绝热层2和固体推进剂3，所述发动机壳体1是装药的容器和燃烧空间，是一个圆柱体空腔，其内装配的固体推进剂3药形设计为圆孔型。
本发明采用模块化装药工艺，具体包括如下步骤：
首先，根据圆柱体固体发动机设计固体推进剂药形为圆孔型，将设计好的圆孔型固体推进剂药形沿径向均匀分解成8个药块，所述分解的药块形状为扇形(如图2所示)，根据分解后药块尺寸设计工装模具；
其次，将上述备用的固体推进剂往设计好的工装模具内浇注装药，按照工艺条件固化成型，脱模后得到8块相同的扇形预制固体推进剂药块，将上述药块依次编号1#-8#，并在恒温(20±5℃)、恒湿(湿度≤65％)的条件下保存待用；
再者，固体发动机绝热层按照设计要求进行生产，将绝热层均匀涂刷在发动机壳体内表面，制成含有绝热层的发动机壳体备用，本发明通过设置绝热层，防止固体推进剂燃烧产生的热量烧坏发动机壳体；
然后，将备用的预制固体推进剂药块和含有绝热层的固体发动机运输到发射场或阵地，在发射之前进行装配，在各预制固体推进剂药块界面以及绝热层表面均匀涂刷粘接剂，将编号为1#的预制固体推进剂药块放入固体发动机内部，然后按照顺时针方向通过工装依次将其余的2#-8#的预制固体推进剂药块装填至固体发动机内部，本发明通过在8块扇形预制药块界面上涂刷粘接剂使得分解药块在固体发动机内部又粘接成一个整体，加速固化，通过在绝热层表面涂刷粘接剂，使得固体推进剂整体与发动机粘接在一起，防止固体推进剂装药在发动机内部快回晃动，降低了固体发动机装药界面脱粘的风险；
所述粘接剂包括如下质量百分含量的组分：双酚A型环氧树脂：50％～85％，聚丙二醇二缩水甘油醚：5％～30％，磷酸酯：1％～20％，
其中，所述磷酸酯的制备方法为先将正丁醇和聚己内酯三元醇均匀混合，然后加入多聚磷酸在40～50℃下反应，最后将反应产物在65～70℃下水解2小时即得磷酸酯，测试其伸长率在普通胺类等固化剂基础上可提高15％-20％，在常温20-25℃下即可固化。
本发明通过将70kg双酚A型环氧树脂(E-51)(无锡树脂厂)和20kg聚丙二醇二缩水甘油醚(美国DowChemical公司)混合均匀后，加入10kg上述制备的磷酸酯，搅拌均匀后制成粘接剂，采用该粘接剂粘结的药块不易变脆，粘结效果更好。
装配完毕后，将与圆孔型固体推进剂芯孔匹配的气囊放入固体推进剂芯孔中，在气囊中添加0.5-0.7MPa的压力，使得固体推进剂与绝热层粘接的更加牢固，加压固化4小时后，将气囊放气并撤出；
最后，将点火发动机等其它配件按要求进行装配后，即可发射。
所述固体推进剂药形可采用均匀或不均匀的分解方式，分解的药块形状为环形、扇形、正方体、长方体或不规则体。
需要说明的是，上述实施例中固体推进剂药形虽然以圆孔型为例进行说明，但本发明并不限于此，也可以设计其它可能的形状，所述固体推进剂药形可根据固体发动机的形状进行设计。
综上所述，本发明提出了一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，通过将固体推进剂分解成多个药块快速装配到固体发动机内部，使得装药周期短，满足大型发动机的要求，通过添加界面粘接剂将预先制备的固体推进剂药块在固体发动机内部粘接成为一个整体，降低了固体发动机装药界面脱粘的风险，本发明采用模块化装药可以大幅度提升大型固体发动机的生产效率，满足快速响应，应急发射的要求，特别适合于应急发射、临时发射等用大型固体发动机的装药任务。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，根据固体推进剂药形分解多个药块，根据药块尺寸设计工装模具；
步骤二，将固体推进剂往设计好的工装模具内浇注装药，固化成型，脱模得预制的固体推进剂药块；
步骤三，在预制的固体推进剂药块界面间均匀涂刷粘接剂，按照顺序将其依次填装到发动机壳体内部。
2.根据权利要求1所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：在发动机壳体内表面设置绝热层，在所述绝热层上均匀涂刷粘接剂。
3.根据权利要求1所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：所述固体推进剂药形可以根据需要进行设计。
4.根据权利要求1所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：所述固体推进剂药形采用均匀或不均匀的分解方式。
5.根据权利要求1所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：所述分解的药块形状为环形、扇形、正方体、长方体或不规则体。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：装配完毕后采用气囊进行加压固化。
7.根据权利要求6所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：在所述气囊中添加0.5-0.7MPa的压力，加压固化4小时。
8.根据权利要求1或2所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：所述粘接剂包括如下质量百分含量的组分：双酚A型环氧树脂：50％～85％，聚丙二醇二缩水甘油醚：5％～30％，磷酸酯：1％～20％。
9.根据权利要求8所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：所述磷酸酯的制备方法为先将正丁醇和聚己内酯三元醇均匀混合，然后加入多聚磷酸反应，最后水解即得磷酸酯。
10.根据权利要求9所述的快速发射用固体火箭发动机模块化装药工艺，其特征在于：反应温度为40～50℃，水解温度为65～70℃。
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