本发明属于公路机动发射运载器保温层制造技术领域,具体为一种运载器保温层及其制造方法。
背景技术:
公路机动发射运载器,起竖发射准备时间内,存在地面风速、高温天气太阳辐射、低温雨雪等恶劣的自然环境,为了满足在-35℃~+50℃,地面平均风速不大于15m/s、瞬时风速不大于22.5m/s,中雨(2.6~8.0)mm/h等自然环境条件下,1.5h发射准备时间内,运载器各舱体内空气温度变化不大于10℃,需对运载器舱体进行保温。
常用的运载器保温技术主要有太阳能保温、保温弹衣保温及保温层保温。太阳能保温具有防低温能力,不具有防高温能力,且受天气限制较大,阴天、雨天及雪天不可行;保温弹衣在战术导弹和运载火箭上都有应用,主要功能是防低温,在环境温度相对较高且日照充足的环境条件下,其长时间防高温的能力不足;保温层保温技术广泛应用于发射卫星的运载火箭上,运载火箭一般在环境良好且在固定的发射塔上的发射,发射环境存在很大差别,而本发明提到保温层保温方式需满足运载器在恶劣的环境下,有效保温效果、可靠连接、脱落且不影响运载器透波性能的要求。
保温层一般在运载器上发射车前安装,并随运载器机动运输、起竖,在规定的雨速、地面风速、高低温条件下,保温层在起竖发射准备时间内有效保温、可靠连接,并不影响安装保温层的运载器舱体的透波性能,随运载器起飞前,保温层需在重力的作用可靠脱落,不影响后续运载器飞行的气动外形。因此,需要找到一种保温层制造及其连接脱落方法,既能够实现保温层在各种恶劣自然环境下有效保温、可透波、可靠安装,又能满足运载器起飞前保温层可靠脱落的技术。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种低导热率、低吸水率,可透波、阻燃性保温层制造及其连接脱落方法,具体为一种运载器保温层及其制造方法,不仅满足运载器起竖发射准备时间内的保温、透波效果,并且实现恶劣环境条件下保温层的可靠连接及运载器起飞前的可靠脱落,制造工艺简洁,生产成本低。
本发明的技术方案如下:一种运载器保温层及其制造方法,它包括:2片一级火箭发动机保温层、2片火箭级间段保温层,2片二级火箭发动机保温层,2片运载器过渡段保温层,2片运载器控制舱保温层,2片运载器载荷舱保温层,914温室快速固化环氧粘接剂(以下简称914环氧胶)、铝箔胶带、松紧箍带、尼龙搭扣(带毛段)、尼龙搭扣(带钩段)、拉绳、保温层维形工装、保温层模压工装及加压固化工装。其制造方法如下:
(1)维形工装制作:根据运载器外廓尺寸分舱段制造维形工装,包括:一级火箭发动机维形工装,火箭级间段维形工装,二级火箭发动机维形工装,运载器过渡段维形工装,运载器控制舱维形工装,运载器载荷舱维形工装。
(2)模压工装制作:根据运载器外廓尺寸分舱段制造保温层模压工装,包括:一级火箭发动机保温层模压工装,火箭级间段保温层模压工装,二级火箭发动机保温层模压工装,运载器过渡段保温层模压工装,运载器控制舱保温层模压工装,运载器载荷舱保温层模压工装。
(3)保温层模压成型:保温层材质为聚乙烯发泡直板,按运载器各舱段外廓尺寸周向均分成4块备料,利用模压工装模压成型,制成保温层,包括:4块一级火箭发动机保温层、4块火箭级间段保温层,4块二级火箭发动机保温层,4块运载器过渡段保温层,4块运载器控制舱保温层,4块运载器载荷舱保温层。
(4)保温层维形:将各舱段4块保温层内表面贴合在维形工装外表面,在保温层外表面绑扎松紧箍带进行维形存放。
(5)保温层装配:
a)首先将各舱段4块保温层的周向对接面擦拭干净时,然后分别将4块保温层采用914环氧胶两两粘接成2片,2片保温层完成粘接的周向对接面为强约束面。
b)使用914环氧胶,将尼龙搭扣(带毛段)分别粘接在2片保温层未粘接的周向对接面的外表面。
c)运载器水平停放状态下,按运载器飞行方向,从后至前安装各舱段的2片保温层。需保证舱段间2片保温层周向对接缝在同一条线上。2片保温层未粘接的周向对接面为弱约束面,为保证保温层不脱落,在弱粘接面的外面表临时粘接铝箔胶带。
d)准备尼龙搭扣(带钩段)两根,拉绳2根,拉绳与尼龙搭扣(带钩段)一端需绑扎固定好(为防止尼龙搭扣被拉裂,尼龙搭扣与拉绳的绑扎部位需缝合帆布带进行加强)。
e)将绑扎固定好拉绳的尼龙搭扣(带钩段)从运载器载荷舱保温层外表面的尼龙搭扣(带毛段)开始粘接至运载器一级火箭发动机后端,在各舱段2片保温层周向对接弱约束面外表面形成可拉脱的强粘接约束。尼龙搭扣(带钩段)粘接过程中,需将保温层外表面临时粘接的铝箔胶带去除。
f)各舱段间保温层轴向对接面的缝隙,使用铝箔胶带粘接进行封堵,轴向对接面的铝箔胶带与尼龙搭扣交错时,将交错处的轴向铝箔胶带断开。
g)上述过程中,914环氧胶的粘接及固化工艺需严格按照说明书执行,保温层安装后需采用松紧箍带捆扎和固化加压工装束缚不小于2小时。
h)固化时间结束后,将固化加压工装拆除,运载器吊装至发射车前需将松紧箍带拆除。
保温层材料相关性能见表1所示。
表1 聚乙烯发泡保温层材料参数
由于保温层为聚乙烯发泡材料直板模压成型,成型完成后保温层自由存放恢复变形越大,保温层安装后恢复变形张力越大,保温层连接可靠性就相应降低。为了保证各舱段保温层弧度与对应位置的舱段壳体弧度匹配性并控制保温层存放变形,对保温层存放提出专门的要求,避免保温层由于存放不当而产生较大变形。对运载器舱段4块保温层采取维形工装与保温层的内表面贴合,且通过保温层外表面绑扎松紧箍带的方式进行维形。
保温层材料的低吸水率,能够保证保温层在中雨(2.6~8.0)mm/h天气下,不增加自身的重量,提高保温层连接的可靠性。
单块保温层的厚度均为(50±2)mm,每一块前后端、两侧周向对接面均为45°斜面;前后端斜面便于运载器相邻舱段保温层轴向对接面的搭接,两侧周向45°斜面便于保温层间的周向搭接。保温层在重力作用下脱落的过程中,前后端、两侧周向45°斜面可传递各片保温层间的脱落力。
使用铝箔胶带封堵运载器各舱段间保温层轴向对接面的缝隙,提高保温层连接的可靠性,防止恶劣环境下914环氧胶失效情况下,保温层的脱落;同时防止外部风通过轴向对接面的缝隙进入保温层内部,形成向外张开的膨胀力,将保温层吹开;铝箔胶带还具有保温隔热效果,防止热量沿保温层轴向对接缝隙与外界环境进行热交换,提高保温层保温效果。
本发明提供的保温层及其连接脱落方法能够确保保温层随运载器起竖后,在1.5h发射装备时间内有效保温,透波性不受影响;在规定的环境条件下保温层安装可靠,不被吹脱;运载器起飞前通过拉绳将尼龙搭扣(带钩段)与尼龙搭扣(带毛段)拉脱,保温层在重力作用下可靠脱落。
附图说明
无
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明,但以下实施例仅是说明性的,本发明的保护范围并不受实施例的限制。
本发明一种运载器保温层,它包括:2片一级火箭发动机保温层、2片火箭级间段保温层,2片二级火箭发动机保温层,2片运载器过渡段保温层,2片运载器控制舱保温层,2片运载器载荷舱保温层,914环氧胶、铝箔胶带、松紧箍带、尼龙搭扣(带毛段)、尼龙搭扣(带钩段)及拉绳。
根据本发明制造方法制造后的成品,过渡段保温层尺寸为长630mm,重1.38Kg,控制舱保温层长为700mm,重量为2Kg,载荷舱保温层长为760mm,重量为2.1Kg。
以运载器过渡段、控制舱和载荷舱的保温层为例介绍保温层装配方法如下:
a)首先将运载器过渡段、控制舱和载荷舱各自对应的4块保温层采用914环氧胶两两粘接成2片保温层,4块保温层两两粘接时914环氧胶粘接面积尽量大;
b)使用914环氧胶,将尼龙搭扣(带毛段)分别粘接在运载器过渡段、控制舱和载荷舱各自2片保温层未粘接的周向对接面的外表面;
c)将运载器过渡段2块保温层与舱段外表面匹配贴合好,在2片保温层周向对接面外表面临时粘接铝箔胶带固定2片保温层;
d)安装c)步骤分别完成运载器控制舱、载荷舱2片保温层与舱段的贴合;
e)将尼龙搭扣(带钩段)从运载器载荷舱前端的尼龙搭扣(带毛段)开始粘接至运载器过渡段后端,在各舱段2片保温层未粘接周向对接面的外表面形成可拉脱的强粘接约束。在粘接尼龙搭扣(带钩段)的过程中,需将在弱粘接面的外面表临时粘接的铝箔胶带去除;
f)舱段间保温层轴向对接面外表面需粘接铝箔胶带封堵轴向对接面的缝隙;轴向对接面的铝箔胶带与尼龙搭扣交错时,在交错处将轴向的铝箔胶带断开;
g)保温层安装后需采用松紧箍带捆扎和固化加压工装束缚不小于2小时,至此完成保温层的装配。
将安装完保温层后的运载器载荷舱、控制舱和过渡段部分(以下简称末修级),进行了以下验证试验:
1)尼龙搭扣(带钩段)不拉脱状态下,高温(50±2)℃环境下,末修级垂直放置1.5h,保温层不脱落,舱内温度上升不大于10℃;
2)尼龙搭扣(带钩段)不拉脱状态下,低温(-35±2)℃环境下,末修级垂直放置1.5h,保温层不脱落,舱内温度下降不大于10℃;
3)尼龙搭扣(带钩段)不拉脱状态下,末修级垂直放置,在跑车试验过程中模拟地面风速,以15m/s速度跑车2h、以22.5m/s的速度跑车10min,保温层不松动、不脱落;
4)尼龙搭扣(带钩段)不拉脱状态下,末修级垂直放置,在中雨(2.6~8.0)mm/h,平均风速不大于15m/s,瞬时风速不大于22.5m/s条件下保温层不松动、不脱落;
5)尼龙搭扣(带钩段)被拉脱状态下,末修级垂直放置,所有保温层在重力作用下完全脱落。
6)保温层不脱落状态下,末修级垂直放置1.5h,末修级透波正常。