CN110972523B - 箭弹发射器筒体制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箭弹发射器筒体制作方法，其主要特点是，发射器筒体材料包括耐烧蚀结构层、过渡结构层和强度结构层。耐烧蚀结构层采用酚醛树脂基耐烧蚀涂料并作为筒体的内壁，过渡结构层由浸渍高分子树脂的玻璃纤维无碱布构成，强度结构层由浸渍高分子树脂的玻璃纤维无捻纱构成。耐烧蚀结构层、过渡结构层、强度结构层通过相应的工艺形成了一个完整的复合材料，基于该复合材料制成的发射器筒体能够承受总体要求的破坏强度，且内表面平整光滑、结构尺寸稳定、可以承受多次发射火箭弹时高能发射药的烧蚀和冲刷；此外还具有结构简单、重量轻、成本低、维护方便等优点，完全满足单兵武器发射器的战技指标要求。

Description

箭弹发射器筒体制作方法

技术领域

本发明属于火箭弹/导弹技术领域，涉及一种可以多次发射火箭弹/导弹的发射器筒体，尤其涉及一种复合材料发射器筒体的制作方法。

背景技术

一次使用的箭弹发射器筒体通常是由玻璃纤维增强树脂基复合材料(FRP)制造，其制造工艺采用纤维缠绕成型工艺或卷管成型工艺。一次使用的箭弹发射器筒体的内壁没有耐烧蚀结构层。我国的红箭-8反坦克导弹、红箭-9反坦克导弹武器系统用的发射器筒体均采用FRP材料制造。

重复使用的箭弹发射器筒体通常采用树脂基复合材料加强金属内衬制造。为了保证在多次发射火箭弹(或导弹)时筒体的金属内衬不开裂，不脱落，减缓火箭弹的高温燃气流对发射器内壁的影响，对重复使用的发射器筒体除了有强度和刚度要求外，还有尺寸稳定性和环境适应性的要求。通常情况下，重复使用的箭弹发射器内壁一般采用金属材料作内衬，外部则用玻璃纤维缠绕加强的筒体方案，这样，金属内衬可以有效抵抗火箭发动机高温然气的作用。我国PF98式120毫米火箭的发射器筒体就采用了金属内衬与FRP复合结构。

根据未来战场作战模式和便携行军的特点，单兵武器装备对于发射器提出了更加具体的要求，即要求发射器具有强度高、重量轻、耐烧蚀、抗冲刷、多次使用以及维护方便的性能，而这些性能主要是依靠发射器的筒体来实现。然而，对于单兵使用的轻型发射器筒体而言，如果采用纤维增强材料(FRP)，则在发射火箭弹时，因筒体内壁没有耐烧蚀结构层而抵御不了高能发射药的烧蚀和冲刷，导致筒体内壁脱丝、起毛，发射器不能多次使用的后果，严重时还会发生局部燃烧的问题；如果采用金属内衬与FRP复合结构，虽然金属内衬可以有限抵御高能发射药的烧蚀、冲刷和满足重复使用的要求，但是金属内衬又将导致发射器的重量增加，而不能满足单兵便携背负的要求，而且制造成本也较高。此外，在勤务处理中，金属内衬容易发生塑性变形，向内隆起，严重时会造成发射器报废；而且金属内衬需要进行严格的防锈保护，否则会产生严重的锈蚀现象，这些都会造成使用和维护成本的增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为满足单兵武器发射器的战技要求，提供一种复合材料发射器筒体的制作方法，用该方法制造的发射器筒体具有结构紧凑、内表面平整光滑、环境适应性好的特点，且能够满足发射器多次使用的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供的发射器筒体制作方法包括以下工艺步骤：用无水乙醇稀释酚醛树脂基耐烧蚀涂料，并使其粘度达到用涂-4粘度计计量的23～28秒；将稀释后的涂料按照要求的厚度均匀喷涂在筒体成型工装上，而形成耐烧蚀结构层；将喷涂有耐烧蚀结构层后的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，分80℃/30分钟、100℃/30分钟和120℃/60分钟三个温度段连续对耐烧蚀结构层进行固化，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温；从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，并将两片经沃兰处理的0.1mm厚玻璃纤维无碱布浸渍环氧酸酐树脂体系后均匀铺设在固化的耐烧蚀结构层表面上，由此形成过渡结构层；将高强2号玻璃纤维无捻纱浸渍环氧酸酐树脂体系后根据所要求的厚度均匀缠绕在所述的过渡结构层上，由此形成强度结构层；将带有三个结构层的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，并分90℃/3小时、125℃/2小时、165℃/3小时三个温度段连续对耐烧蚀结构层、过渡结构层和强度结构层进行固化，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温；从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，按照发射器筒体总厚度要求，对依附在筒体成型工装的发射气筒体外形进行加工，之后在脱管机上脱去筒体成型工装即获得发射器筒体。

根据本发明，所述耐烧蚀结构层的厚度为0.3mm～0.4mm，所述强度结构层的厚度为3mm～5mm。

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)采用本发明制作的筒体为带有耐烧蚀结构层、过渡结构层、强度结构层的复合材料发射器筒体，且耐烧蚀结构层作为筒体的内壁，由于耐烧蚀结构层为酚醛树脂基耐烧蚀涂料层，而过渡结构层和强度结构层均为环氧酸酐树脂基复合材料，内壁材料与外层材料的膨胀系数差异小，因而，耐烧蚀结构层与外层基体界面粘接强度高，在发射火箭或导弹时，内壁不会脱落；此外，由喷涂工艺形成的筒体内壁具有表面光滑、尺寸稳定、环境适应性好的特性，从而实现了发射器筒体的耐烧蚀、抗冲刷和多次使用功能。

(二)在本发明提供的筒体制作方法中，在采用常规的喷涂法获得筒体的耐烧蚀结构层后，特别设置了三个温度段对该层结构进行固化，有效地排除了涂层的挥发物和释放的小分子，减小了整体结构的空隙率，从而提高了发射器筒体的致密性。

(三)本发明在耐烧蚀结构层成型后，又通过湿法相继铺设和缠绕过渡结构层和强度层，并再用三个温度段对筒体的结构层进行固化，由此增加了筒体三个结构层之间的界面强度，保证了在发射器工作过程中这三个结构层之间不发生相对分层，进而提高了发射器筒体的结构完整性。

(四)本发明可在具备树脂基复合材料成型条件下完成弹箭复合材料发射器筒体的制造，操作完全在通用环境下进行，因而操作工艺简单而方便。采用本发明的复合材料及制作工艺制作出的发射器筒体与现有技术中的发射器筒体相比，具有结构简单、重量轻、成本低、维护方便等优点，完全满足单兵武器发射器的战技指标要求。

附图说明

图1是本发明箭弹发射器筒体用复合材料的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。

正如图1所示，本发明箭弹发射器筒体用复合材料的优选实施例含有强度结构层1、过渡结构层2、耐烧蚀结构层3。耐烧蚀结构层3是采用酚醛树脂基耐烧蚀涂料通过喷涂工艺形成的涂层，该结构层将作为发射器筒体的内壁。过渡结构层2由两层经沃兰处理的0.1mm玻璃纤维无碱布增强环氧树脂层并粘接在所述耐烧蚀结构层3上。强度结构层1为玻璃纤维无捻纱增强环氧树脂层并复合在过渡结构层2上。

基于上述复合材料制作发射器筒体的优选实施例包括以下工艺步骤。

(1)用无水乙醇稀释从市场购买的酚醛树脂基耐烧蚀涂料，并用涂-4粘度计测量，当酚醛树脂基耐烧蚀涂料的粘度达到23～28秒后备用。

(2)将稀释后的酚醛树脂基耐烧蚀涂料均匀喷涂在涂敷了脱模剂的筒体成型工装上而形成耐烧蚀结构层3，且耐烧蚀结构层3的厚度为0.3mm～0.4mm。

(3)将喷涂有耐烧蚀结构层3后的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，分80℃/30分钟、100℃/30分钟和120℃/60分钟三个温度段连续对耐烧蚀结构层3进行固化，以便排除涂层中的挥发物和释放的小分子，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温。

(4)将经沃兰处理的0.1mm厚玻璃纤维无碱布浸渍在环氧酸酐树脂体系中，然后从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，并在已经固化的耐烧蚀结构层3的表面上铺设两层浸渍有环氧酸酐树脂体系的玻璃纤维无碱布而形成过渡结构层2，铺设时应保证过渡结构层2的轴向和径向的结构强度相同并将气泡排除。

(5)将高强2号玻璃纤维无捻纱浸渍环氧酸酐树脂体系后，按4mm的厚度要求均匀缠绕在过渡结构层2上，从而形成强度结构层1。

(6)将带有三个结构层的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，并分90℃/3小时、125℃/2小时、165℃/3小时三个温度段连续对耐烧蚀结构层3、过渡结构层2和强度结构层1进行固化，以此增加筒体三个结构层之间的界面粘接强度，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温。

(7)从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，按照筒体总厚度为4mm的要求，对依附在成型工装的筒体外形进行加工，之后在脱管机上脱去筒体成型工装就得到了所需要的具有耐烧蚀层的复合材料发射器筒体。

对采用本发明制作方法制作出的发射器筒体优选实施例进行了摸底试验，结果表明：发射器筒体重量不大于3700g；可承受的内压强度不小于25MPa；高温、低温及常温下的动不平衡冲量分别为6.24N·S、8.14N·S、2.93N·S；发射寿命不小于20次。

本发明提供的复合材料不仅限于作为单兵多次使用火箭弹发射器筒体的制作材料，而且还可作为树脂基复合材料发动机燃烧室的制作材料。

Claims (2)

1.一种箭弹发射器筒体制作方法，其特征在于：该方法包括以下工艺步骤：用无水乙醇稀释酚醛树脂基耐烧蚀涂料，并使其粘度达到用涂-4粘度计计量的23～28秒；将稀释后的涂料按照要求的厚度均匀喷涂在筒体成型工装上，从而形成耐烧蚀结构层[3]；将喷涂有耐烧蚀结构层[3]后的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，分80℃/30分钟、100℃/30分钟和120℃/60分钟三个温度段连续对耐烧蚀结构层[3]进行固化，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温；从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，并将两层经沃兰处理的0.1mm厚玻璃纤维无碱布浸渍环氧酸酐树脂体系后均匀铺设在固化的耐烧蚀结构层[3]表面上，由此形成过渡结构层[2]；将高强2号玻璃纤维无捻纱浸渍环氧酸酐树脂体系后根据所要求的厚度均匀缠绕在所述的过渡结构层[2]上，由此形成强度结构层[1]；将带有三个结构层[3、2、1]的筒体成型工装放入电热恒温干燥箱里，并分90℃/3小时、125℃/2小时、165℃/3小时三个温度段连续对耐烧蚀结构层[3]、过渡结构层[2]和强度结构层[1]进行固化，之后随电热恒温干燥箱自然冷却到室温；从电热恒温干燥箱中取出筒体成型工装，按照发射器筒体总厚度要求，对依附在筒体成型工装的发射器筒体外形进行加工，之后在脱管机上脱去筒体成型工装即获得发射器筒体。

2.根据权利要求1所述的箭弹发射器筒体制作方法，其特征在于：所述耐烧蚀结构层[3]的厚度为0.3mm～0.4mm，所述强度结构层[1]的厚度为3mm～5mm。

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