本發明專利技術公開了一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法和裝置，該裝置包括：底板；拉伸套，其一端可拆卸的連接在底板上；限位臺階，其固定設置在拉伸套的另一端的內壁上；底板的一側開設有凹槽，凹槽位于限位臺階的同側；絕緣墊，其固定設置在凹槽中；纏繞芯模，其一端設置在絕緣墊上；另一端穿過限位臺階的通孔延伸至拉伸套的外部；纏繞芯模和底板分別與電源的兩極連接，使試樣的內側面和試樣的外側面分別與電源的兩極接通；冷卻套，其套設在拉伸套上；第一冷卻通道，其開設在纏繞芯模內；第二冷卻通道，其開設在冷卻套中；冷卻循環泵，其用于向第一冷卻通道和第二冷卻通道中輸送冷卻水，并且回收第一冷卻通道和第二冷卻通道中排出的冷卻水。冷卻水。冷卻水。
【技術實現步驟摘要】
一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法及裝置
[0001]本專利技術屬于固體火箭發動機
，特別涉及一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法和裝置。
技術介紹
[0002]一體化噴管一般包括燒蝕層、隔熱層、鋪放層、殼體結構層等，在成型過程中，常通過平疊纏繞、斜疊纏繞、鋪放以及Z
?
pin植入等工藝方法將多層材料復合到一起。
[0003]傳統形式的固體火箭發動機噴管結構形式如圖1所示，其包括喉襯1、燒蝕層平纏件2、金屬法蘭3和外燒蝕層模壓件4；此種噴管的制造方法通常是預先將各部件通過模壓或纏繞的方式成型，然后通過膠層粘接固化的方式將幾種零件組合成為整體產品，因此，各部件間的界面性能主要取決于膠層的性能及粘接質量。因此，考察膠層的粘接性能即可表征各結構間的界面性能。近年來，隨著固體火箭發動機領域的快速發展，噴管結構逐漸朝著一體化與輕量化方向發展。相比與傳統形式噴管，一體化復合材料噴管不僅結構較復雜，工藝方法也趨向于多樣化，這大大提升了噴管結構的可設計性與整體使用性能。如圖2所示，典型的一體化噴管通常由喉襯、入口錐、內外燒蝕層、內外隔熱層、鋪放層及復合材料殼體組成，圖2中，1為喉襯，2為內燒蝕層斜纏部分，3為內燒蝕層平纏部分，4為Z
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pin增強鋪放層，5為內隔熱層，6為復材殼體，7為入口錐，8為外隔熱層，9為外燒蝕層；制造過程中通過布帶平疊纏繞、斜疊纏繞、鋪放、Z
?
pin層間增強等技術方法進行多層材料的復合，并通過分次固化或共同固化的方式最終成型。由于一體化噴管結構中存在多種界面形式，界面間的耦合情況成為了表征噴管整體性能的關鍵指標，尤其是在較高溫度場下的界面應力水平，更是成為了火箭發射任務勝敗的關鍵因素。然而，目前仍沒有特定的手段考察一體化噴管高溫環境的界面性能，設計人員只能通過測試平板隨爐試樣的方法來表征材料的常溫界面性能，此種試樣只能采取鋪放工藝，而非纏繞工藝進行制作，無法對纏繞參數或工藝變化對試樣界面性能的影響進行表征。
技術實現思路
[0004]本專利技術的目的之一是提供一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，其能夠對一體化噴管的界面性能進行表征測試。
[0005]本專利技術還有一個目的是提供一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法，其能夠表征測試一體化噴管的界面性能，得到客觀、準確的測試結果。
[0006]本專利技術提供的技術方案為：
[0007]一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法，包括如下步驟：
[0008]底板；
[0009]拉伸套，其為筒狀，所述拉伸套的一端可拆卸的連接在所述底板上；
[0010]限位臺階，其為環形，并且同軸固定設置在所述拉伸套的另一端的內壁上；
[0011]其中，所述底板的一側開設有凹槽，所述凹槽位于所述限位臺階的同側；
[0012]絕緣墊，其固定設置在所述凹槽中；
[0013]纏繞芯模，其一端設置在所述絕緣墊上；另一端穿過所述限位臺階的通孔延伸至所述拉伸套的外部；
[0014]其中，待測試的試樣固化在所述纏繞芯模上，所述試樣包括內層試樣和外層試樣；所述內層試樣套設在所述纏繞芯模上，所述外層試樣套接在所述內層試樣上；所述通孔的內徑大于所述內層試樣的外徑，所述并且所述外層試樣的外表面與所述拉伸套接觸；
[0015]所述纏繞芯模和所述底板分別與電源的兩極連接，使所述內層試樣的內側面和所述外層試樣的外側面分別與電源的兩極接通；
[0016]冷卻套，其套設在所述拉伸套上；
[0017]第一冷卻通道，其開設在所述纏繞芯模內；
[0018]第二冷卻通道，其開設在所述冷卻套中；
[0019]冷卻循環泵，其用于向所述第一冷卻通道和所述第二冷卻通道中輸送冷卻水，并且回收第一冷卻通道和所述第二冷卻通道中排出的冷卻水。
[0020]優選的是，所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，還包括：
[0021]連接柱，其一端固定連接在所述底板的另一側，并與所述纏繞芯模同軸設置；
[0022]第一絕緣環，其固定連接在所述連接柱的另一端上；
[0023]第二絕緣環，其固定連接在所述纏繞芯模位于所述拉伸套外部的一端上。
[0024]優選的是，所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，還包括：
[0025]測溫元件，其設置在所述內層試樣的外側面上。
[0026]優選的是，所述第一冷卻通道為螺旋形通道，其圍繞所述纏繞芯模的中心軸螺旋式纏繞設置。
[0027]優選的是，所述纏繞芯模包括平纏芯模和斜纏芯模，所述平纏芯模和所述斜纏芯模同軸固定連接；
[0028]其中，所述平纏芯模的外側面為圓柱面，所述斜纏芯模的外側面為圓錐面。
[0029]一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的方法，采用所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，包括如下步驟：
[0030]步驟一、在纏繞芯模上制備環形的試樣，所述試樣包括內層試樣和外層試樣；
[0031]步驟二、將所述纏繞芯模連同所述試樣安裝在界面性能表征的裝置中；
[0032]其中，所述纏繞芯模的一端設置在底板的絕緣墊上，所述外層試樣的外表面與拉伸套接觸，并且所述外層試樣的頂端抵靠在拉伸套的限位臺階上；
[0033]步驟三、將纏繞芯模的另一端和底板分別與試驗機的加載機構連接，將所述纏繞芯模和所述底板分別與電源的兩極連接，接通電源、開啟冷卻循環泵；
[0034]步驟四、內層試樣和外層試樣之間的界面溫度達到測試溫度，并且保持到設定時間后，開啟試驗機對試樣施加拉伸載荷，直到試樣界面被破壞；得到加載過程的應力應變曲線。
[0035]優選的是，在所述步驟四中，測試溫度為1800
±
5℃。
[0036]優選的是，在所述步驟四中，試驗機的加載速度為1～5mm/min。
[0037]優選的是，在所述步驟三中，試驗機的加載機構通過第一絕緣環與所述纏繞芯模連接，所述加載機構通過第二絕緣環與所述底板連接。
[0038]本專利技術的有益效果是：
[0039](1)本專利技術提供的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置可以實現一體化噴管界面高溫環境測試，即獲得噴管高溫載荷下的界面強度數據，從而對一體化噴管制備過程產生的質量控制異常情況進行預報，避免由于表征方法欠缺造成火箭發動機工作過程中噴管部件失效，釀成嚴重火箭發射事故。
[0040](2)按照本專利技術方法制備的界面性能試樣，可以真實還原一體化噴管原材料性能、工藝方法及參數、固化過程等影響下的產品性能，按照該性能表征方法得出的測試數據可以直觀表征各功能層界面強度，真正的對產品實現無損傷客觀評價。
[0041](3)本專利技術采用制備環形試樣的結構形式，能夠真實表征一體化噴管的結構特點，相較于平板檢測形式更具備說服力。
附圖說明
[0042]圖1為傳統一體化噴管結構示意圖。
[0043]圖2為典型的一體化復本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，其特征在于，包括：底板；拉伸套，其為筒狀，所述拉伸套的一端可拆卸的連接在所述底板上；限位臺階，其為環形，并且同軸固定設置在所述拉伸套的另一端的內壁上；其中，所述底板的一側開設有凹槽，所述凹槽位于所述限位臺階的同側；絕緣墊，其固定設置在所述凹槽中；纏繞芯模，其一端設置在所述絕緣墊上；另一端穿過所述限位臺階的通孔延伸至所述拉伸套的外部；其中，待測試的試樣固化在所述纏繞芯模上，所述試樣包括內層試樣和外層試樣；所述內層試樣套設在所述纏繞芯模上，所述外層試樣套接在所述內層試樣上；所述通孔的內徑大于所述內層試樣的外徑，所述并且所述外層試樣的外表面與所述拉伸套接觸；所述纏繞芯模和所述底板分別與電源的兩極連接，使所述內層試樣的內側面和所述外層試樣的外側面分別與電源的兩極接通；冷卻套，其套設在所述拉伸套上；第一冷卻通道，其開設在所述纏繞芯模內；第二冷卻通道，其開設在所述冷卻套中；冷卻循環泵，其用于向所述第一冷卻通道和所述第二冷卻通道中輸送冷卻水，并且回收第一冷卻通道和所述第二冷卻通道中排出的冷卻水。2.根據權利要求1所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，其特征在于，還包括：連接柱，其一端固定連接在所述底板的另一側，并與所述纏繞芯模同軸設置；第一絕緣環，其固定連接在所述連接柱的另一端上；第二絕緣環，其固定連接在所述纏繞芯模位于所述拉伸套外部的一端上。3.根據權利要求2所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，其特征在于，還包括：測溫元件，其設置在所述內層試樣的外側面上。4.根據權利要求2或3所述的一體化噴管高溫環境界面性能表征的裝置，其特征在于，所述第一冷卻通道為螺旋形通道，其圍繞所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：商偉輝，張東洋，王利彬，林再文，尤洋，王春雨，
申請(專利權)人：長春長光宇航復合材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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