《固体发动机热防护层自动化制造关键技术及应用》

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该项目成果属于航空航天科学技术领域,具体涉及固体发动机热防护层自动化制造设备及应用技术,涵盖了高分子材料技术。

固体发动机是广泛应用的武器与运载系统的动力源,热防护层作为其核心部件,主要包括绝热层、衬层,均为以高聚物为基体材料的特种功能材料,前者的其功能是隔绝热量传递和高温粒子冲刷,后者是确保推进剂药柱与绝热层之间的界面粘接,防止壳体升温失强或界面脱粘而解体,确保发动机的结构完整。热防护层(绝热层、衬层)的制造、成型过程包括绝热层裁片、贴片、表面处理以及衬层涂覆工序,均采用手工操作,容易产生各种界面、型面与结构缺陷,质量水平较差,生产效率低,直接影响了产品质量、可靠性以及生产效率。

该项目设计了一种绝热层贴片成型方法及相关装置,包括预备步骤、刷胶步骤、置位步骤、贴片步骤、热预压步骤、探伤步骤、固化步骤,实现了自动裁片及在真空状态下完成贴片,将工人凭经验操作改进为定量控制,基本消除了产品质量的个体差异,确保了绝热层的质量。

研究了硅橡胶气囊结构设计,开展了配方设计和制备工艺摸索,发明了成型方法,制备的气囊质量稳定,形面尺寸精确度高,均匀一致,改善了绝热层贴片质量,提高了气囊使用寿命。

发明了新型的绝热层打毛设备与技术,取代了手工与半手工打毛工艺,消除了界面缺陷,确保了界面粘接可靠性。

发明了一种衬层刮涂设备及其刮涂方法,通过控制待刮涂发动机的匀速转动、进给系统、升降机构及靠模的准确定位、螺杆挤出装置的精确供料,解决了衬层局部厚度失控的质量问题,取代了离心工艺、手工刮涂和高压溶剂喷涂。

该项目的研发与应用,产品质量与生产效率显著提高,单发产品的工艺时间缩短了80%,作业模式由传统“作坊”转变为流水线,改变了工人的操作模式,消除了生产环境对身心健康的影响。

已成功应用十余个产品上,产品经通过地面和飞行试验考核,均获得圆满成功。该项目具有重要的经济效益和社会效益,以及极高的推广应用价值。

成果说明

航空航天技术在国家科技发展、国防、气象、资源勘探和通信等等领域具有举足轻重的地位。世界上大多数发达国家和发展中国家都致力于发展空间技术,以求在未来的发展中获得技术领先优势。固体发动机作为动力源具有举足轻重的意义,该项目的研制推动了固体动机防热层制造技术的进步,对促进民用航天的发展、提高航天技术、材料技术及制造技术具有重要的意义,拥有广阔和光明的发展前景。该项目的研发与应用,显著提高了发动机产品的质量、可靠性以及生产效率,实现了手工操作向自动化的转化。凭借该项目研究的技术优势,研制和开发的硅橡胶气囊技术、真

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