基于某固体火箭发动机绝热层的一种新型机械缠绕工艺

王中奇 杨涛

【摘 要】针对某固体火箭发动机的绝热层现有的诸多问题及缺点，研发了一套新型的机械绝热层缠绕技术，采用剪叉臂作为主要的支撑部件，丝杠进给的方式，将气囊预先支撑成型，再进行绝热层的缠绕，弥补了人工缠绕的诸多问题。同时完成了正负气压控制系统以及下位机控制系统的设计，为以后的发动机绝热层缠绕问题提供了可行的方案。

【Abstract】In view of the existing problems and shortcomings of the insulation layer of a solid rocket motor， a new set of mechanical insulation layer winding technology is developed， in which the shearing fork arm is used as the main supporting component， and the air bag is supported in advance by the way of screw feed， and then the insulation layer is wound， which solves many problems of artificial winding. At the same time， the design of the positive and negative pressure control system and the control system of the lower engine is completed， which provides a feasible scheme for the winding of the engine insulation layer in the future.

【关键词】固体火箭发动机;绝热层成型;无极变径剪叉式机构

【Keywords】solid rocket engine; insulation forming; non-polar reducing shear-fork mechanism

【中图分类号】V435                                          【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）05-0195-02

1 引言

绝热层的外部具有质量轻、导热性差、抗烧蚀能力强以及较高的柔韧性的特点，这些特点保证了绝热层的性能。一方面，由于其导热性差的特点可以保证壳体内外的隔热性，从而保护壳体不会由于温度过高而导致强度降低;另一发面，在金属壳体与内衬层之间的绝热层不仅将二者有机地连接到一起，并且可以起到缓冲应力的作用，从而改变受力状态，减小了二者之间由于温差所造成的应力改变。这样的特点保证了在金属外壳受热或受力改变时，内衬层的同步改变。所以说，绝热层是固体火箭发动机成型工艺中，至关重要的一个环节[1]。

绝热层成型技术作为目前国内固体火箭发动机壳体绝热层的主要成型技术，这种技术存在着诸多的弊端，诸如耗时耗力，成型周期长，同时在成型的过程中，由于是手工黏贴，会造成绝热层的鼓包、凹坑、脱黏等精度低的缺点[2]，这将导致绝热层在使用过程中出现厚度降低、热保护能力下降以及黏贴强度变化等诸多问题[3]。

2 主要技术指标

本文针对人工贴片的诸多不足，创新性地开发了一套机械贴片的设备，同时提出了一套全新的絕热层缠绕工艺。

主要技术指标剪刀撑机构变径范围：

气囊装置与壳体装配装置定位夹紧后同轴度偏差：≤±0.25。

工作开始时，气囊装置小端V形定位气缸上升，即6YA得电。将气囊放在V形定位机构上，气囊左端夹紧装置得电，即气囊装置大端夹紧4YA得电。

进给气缸即剪刀撑进给伺服气缸3YA得电推动交流伺服电机向右移动，可涨联轴器插入气囊装置左侧输入轴，手动锁紧联轴器螺钉后，交流伺服电机回转，驱动剪刀撑机构外扩到设定径向尺寸，同时1YA得电气囊充气到设定气压。

关闭气源，将气囊装置移动到绝热层数控缠绕工位，同时壳体夹紧气缸5YA得电，将发动机壳体夹紧。缠绕完成后，伺服电机反转，剪叉式机构直径减小，同时7YA得电，将气囊抽真空，气囊收缩到一定尺寸。

右侧气囊装置V形定位机构即气囊小端V形定位机构下移，手动可移动定心顶针并插入气囊装置右侧的顶尖孔中。交流伺服电机转动，带动发动机壳体向左移动到设定的轴向位置。

人工完成左右法兰和拉杆的装配。松开联轴器，进给气缸后移，脱开动力输入。松开气囊装置和壳体夹紧气缸，壳体定位与装配装置后移，右侧气囊装置V形定位机构6YA得电上移，取掉可移动定心顶针。

上位机部分电脑操作界面采用世纪星组态软件，世纪星组态软件基本可以由两部分组合而成，一部分为开发系统，另一部分为运行系统。开发系统和运行系统是各自独立的32位应用世纪星组态软件程序，两者之间是一种相互依存又独立的关系，每次在开发系统完成的工程项目只能到运行系统才可以运行，但是两者又可以互相独立地运行，完成各自的功能。

3 结论

世纪星中的开发系统是集多种功能于一身的开发环境，在开发系统中，设计者可以完成对工程项目图形的绘制，变量库中变量的定义以及图形按钮动画的连接。在开发系统中，还有完善的图形绘制工具，即实时曲线绘制，历史曲线绘制等，同时还可以完成报警，安全管理等十分重要的功能。

运行系统是世纪星组软件又一个十分重要的模块，在运行系统中，可以显示动画图形画面，I/O实时的数据通信，世纪星组态软件可以将工厂中的实时数据同软件内的画面有机地结合起来，并在图像界面上生动地表达出来，与此同时起到实时监控以及数据传输的任务[4]。

【参考文献】

【1】李海军.绝热层和人工脱粘层一体化预成型技术[C]//中国宇航学会固体火箭推进年会.2007.

【2】冯霆，戴耀松.固体火箭发动机衬层技术进展[J].推进技术，1992，13（4）：62-68.

【3】苏昌银，张永侠，吴宏伟，等.新型内绝热技术的突破性进展[J].固体火箭技术，2012，35（05）：635-639.

【4】芦志强，王凌睿.基于PLC和组态软件的二氧化碳自动灭火系统软件设计[J].中国水泥，2018（11）：106-108.