CN110765570B - 一种火箭发动机导管的制备方法及火箭发动机管路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火箭发动机导管的制备方法及火箭发动机管路，主要包括：建立火箭发动机管路的三维模型；获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标；根据所述特征坐标对火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路，同现有技术相比，该发明设计合理，可以提高工作效率和管路装配质量。

Description

一种火箭发动机导管的制备方法及火箭发动机管路

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机结构设计技术领域，特别涉及一种火箭发动机导管的制备方法及火箭发动机管路。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进，火箭发动机是火箭唯一的动力来源，决定了飞行的安全性和可靠性。

管路在火箭发动机中作为气体、液体等工作介质的输送装置，其具有轻量化、易加工、低成本等特点，并在各类火箭发动机产品中得到了广泛应用。管路装配质量直接关系到产品的质量、可靠性和工作寿命。火箭发动机管路具有空间走向复杂，工作介质压力高的特点。

在火箭发动机工作过程中，管路作为工作介质的压力边界，还要适应温度、振动条件严酷的工作环境。传统的管路安装方法采取按样件预先弯制，弯制时在管路两端留有锉修余量，然后在发动机上通过实际接口位置进行修配、定位，然后将管路取下与两端的管路连接件进行焊接，最后再装配至发动机上。

由于接口位置每次都会有偏差，按样件预先弯制的导管很难保证接口位置满足使用要求，增加了修配的工作量，同时由于焊接变形量未知，需进行多次修配、定位及焊接，工作量倍增、工作效率低，严重影响生产进度。此外，传统管路安装方法很难对管路安装位置度进行有效控制，不利于减小管路的装配应力，提高装配质量。

因此，怎样提供一种具有设计合理，可以提高工作效率和管路装配质量的新型管路制备方法，是目前所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种火箭发动机导管的制备方法及火箭发动机管路，该发明具有设计合理，可以提高工作效率和管路装配质量，有力于火箭的安全发射。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火箭发动机导管的制备方法，建立火箭发动机管路的三维模型；获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标；根据所述特征坐标对火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路。

优选的，所述火箭发动机管路的三维模型通过火箭发动机数字样机建立。

优选的，通过扫描所获得的实际火箭发动机管路接口的中心坐标。

优选的，所述工艺参数包含的折弯半径、直线段长度、折弯角度和扭转角度。

优选的，通过三维扫描设备对实际火箭发动机管路接口位置进行三维扫描，获取所述特征坐标。

优选的，所述三维扫描设备包含激光矢量测量仪。

优选的，所述按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路还包含：对火箭发动机的实际管路进行逆向建模，即获取火箭发动机的实际管路的三维模型，将火箭发动机的实际管路的三维模型与修正后的火箭发动机管路的三维模型进行比对，获得产品工艺参数的偏差量。

优选的，通过三维扫描设备对火箭发动机的实际管路进行扫描，以获取火箭发动机的实际管路的三维模型。

优选的，所述火箭发动机管路包含导管和管路连接件，在逆向建模前，需将实际生产的导管和管路连接件通过定位工装平台使得两者焊接在一起。

本实施方式还提供一种火箭发动机管路，采用以上任意一项所述的火箭发动机导管的制备方法获得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种火箭发动机导管的制备方法，具体步骤，第一步，建立火箭发动机管路的三维模型；第二步，获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标；第三步，根据所述特征坐标对火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；第四步，按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路。通过对火箭发动机管路建模，调整工艺参数，来实现火箭发动机管路的三维模型与发动机实际管路接口特征坐标一致，进而对火箭发动机管路的三维模型进行生产，实现实际生产的火箭发动机管路与发动机管路接口紧密连接。本发明解决了火箭发动机复杂空间管路精确成形、安装的问题，提高工作效率，同时本发明可以对装配位置度进行量化控制，有效减小管路的装配应力，提高装配质量，适用性强，可用于火箭发动机所有管路的制造、装配。

附图说明

图1为本发明火箭发动机导管的制备方法的流程图；

图2为本发明火箭发动机管路的三维模型的立体图；

图3为本发明火箭发动机管路的导管的主视图；

图4为本发明火箭发动机管路的导管的左视图；

图5为本发明实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标的结构示意图；

图6为本发明火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正的结构示意图；

附图标记说明：

1管路连接件 2导管

3接口中心坐标位置

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。

本发明的实施例提供了一种火箭发动机导管的制备方法，如图1，图2和图6所示，

建立火箭发动机管路的三维模型；

获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标；

根据所述特征坐标对火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；

按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路。

具体的说：该种火箭发动机导管的制备方法包含：第一步，建立火箭发动机管路的三维模型；第二步，获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标；第三步，根据所述特征坐标对火箭发动机管路的三维模型进行工艺参数修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；第四步，按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路。通过对火箭发动机管路建模，调整工艺参数，来实现火箭发动机管路的三维模型与发动机实际管路接口特征坐标一致，进而对火箭发动机管路的三维模型进行生产，实现实际生产的火箭发动机导管与发动机管路接口固定连接。本发明解决了火箭发动机复杂空间管路精确成形、安装的问题，提高工作效率，同时本发明可以对装配位置度进行量化控制，有效减小管路的装配应力，提高装配质量，适用性强，可用于火箭发动机所有管路的制造、装配，设计合理。

需要说明的是，为了方便建模，将火箭发动机管路的三维模型通过火箭发动机数字样机建立。进一步指出的是，通过三维扫描设备对实际火箭发动机管路接口位置进行三维扫描，获取特征坐标。在本实施方式中，为了准确扫描，三维扫描设备可以采用激光矢量测量仪。

此外，如图5所示，在本实施方式汇中，为了方便定位，特征坐标包含扫描获得实际火箭发动机管路接口中心坐标位置3。需要指出的是，可以根据实际情况，对实际火箭发动机管路的特征坐标进行改变，例如，特征坐标也可以是实际火箭发动机管路端面位置。

值得一提的是，如图3，图4和图6所示，为了方便测量，便于调节火箭发动机管路的三维模型，工艺参数包含的折弯半径R、直线段长度Y、折弯角度B和扭转角度C。

在火箭发动机管路生产后，还包含对火箭发动机的实际管路进行逆向建模，即获取火箭发动机的实际管路的三维模型，将火箭发动机的实际管路的三维模型与修正后的火箭发动机管路的三维模型进行比对，获得产品工艺参数的偏差量。例如，这些偏差量可以存储备用，例如，可以依据该偏差量进一步调整三维模型的参数，通过反复迭代、反复调整理论模型参数，可以使后续实际生产的火箭发动机管路的精度更高，同时可以减少工作量，提高生产效率。

如前所述，将逆向建模的火箭发动机管路的三维模型与修正后的发动机管路的三维模型进行对比，得到二者工艺参数的偏差。例如，这些工艺参数可以包括产品轴向紧度A、径向紧度B以及偏斜紧度C的偏差量，从而可以根据这些偏差量，进一步调整修正后的三维模型，以减小实际产品三维模型与修正后三维模型的偏差量。

为了不显著影响工作效率，可以通过3-4次迭代对比和修正，获得较佳的三维模型。即在第一次得出偏差量之后，根据该偏差量，反向调整模型，再按照二次调整后的模型，继续生产火箭发动机管路，之后再对二次生产的管路进行实际三维建模，再与二次调整后的模型对比，获得偏差量。根据偏差量的变化，判断之前的调整方向是否正确，如果偏差量进一步缩小，则之前的调整方向正确，可以在此基础上进一步调整，直至偏差量开始增大为止，从而获得最佳的三维模型。例如，该三维模型可以用于后续火箭发动机管路的生产基础。本发明实施例的管路制备方法，通过理论模型与实际模型的反复对比，可以最大限度地缩小理论模型和实际产品模型之间的差别，获得最佳的理论模型，提高实际的火箭发动机管路的产品质量。

如图3，图4和图6所示，其中：

M-管路自由位置时，连接件之间最大轴向间隙；

N-管路自由位置时，连接件之间最小轴向间隙；

L-对应M、N位置时，连接件外缘 最大径向错移量；

A-轴向紧度，A＝(M+N)/2；

B-径向紧度，B＝L；

C偏斜紧度，C＝M-N

特别指出的是，火箭发动机管路的三维模型的工艺参数也可以用坐标点代替。

具体的说，如图2，图3和图4所示，可以通过三维扫描设备对火箭发动机的实际管路进行扫描，以获取火箭发动机的实际管路的三维模型。此外，火箭发动机管路包含管路连接件1和导管2，在逆向建模前，为了减小两者在焊接过程中，发生形变，需将实际生产的管路连接件1和导管2放置在定位工装平台上进行焊接。为了管路连接件1和导管2紧密，固定更加牢固，避免发生形变，两者可以采用一体成型设计。值得一提的是，在生产管路连接件1和导管2焊接前，需要通过红外扫描仪探对导管2进行伤扫描，避免出现裂痕或漏孔，保证导管2完好，需要说明的是，为了适应火箭发动机管路的不同需求，管路连接件1和导管2的壁厚，刚度等也可以在工艺参数内记录，方便使用，有助于提高火箭发动机的三维模型的全面性。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

本实施方式还提供一种火箭发动机管路，采用以上任意一项的火箭发动机导管的制备方法获得。

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。

Claims (10)

1.一种火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：建立火箭发动机管路的三维模型；获取实际火箭发动机产品的管路接口位置的特征坐标，根据管路三维模型与接口位置的模型坐标；通过连接件之间最大轴向间隙、连接件之间最小轴向间隙、及连接件外缘最大径向错移量，调整三维模型的轴向紧度、径向紧度和偏斜紧度实现对火箭发动机管路的三维模型进行工艺修正，使所述三维模型中的对应位置与所述特征坐标一致；按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路；其中，M为管路自由位置时，连接件之间最大轴向间隙；N为管路自由位置时，连接件之间最小轴向间隙；L为对应M、N位置时，连接件外缘最大径向错移量；A为轴向紧度，A＝(M+N)/2；B为径向紧度，B＝L；C偏斜紧度，C＝M-N。

2.根据权利要求1所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述火箭发动机管路的三维模型通过火箭发动机数字样机建立。

3.根据权利要求1所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述特征坐标包含通过扫描所获得的实际火箭发动机管路接口的中心坐标。

4.根据权利要求1所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述工艺参数包含折弯半径、直线段长度、折弯角度和扭转角度。

5.根据权利要求1所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：通过三维扫描设备对实际火箭发动机管路接口位置进行三维扫描，获取所述特征坐标。

6.根据权利要求5所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述三维扫描设备包含激光矢量测量仪。

7.根据权利要求1所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述按照修正后的火箭发动机管路的三维模型生产火箭发动机的实际管路还包含：对火箭发动机的实际管路进行逆向建模，即获取火箭发动机的实际管路的三维模型，将火箭发动机的实际管路的三维模型与修正后的火箭发动机管路的三维模型进行比对，获得产品工艺参数的偏差量。

8.据权利要求7所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：通过三维扫描设备对火箭发动机的实际管路进行扫描，以获取火箭发动机的实际管路的三维模型。

9.根据权利要求7所述的火箭发动机导管的制备方法，其特征在于：所述火箭发动机管路包含导管和管路连接件，在逆向建模前，将实际生产的导管和管路连接件通过定位工装平台焊接在一起。

10.一种火箭发动机管路，其特征在于：采用权利要求1-9任意一项所述的火箭发动机导管的制备方法获得。

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