馮卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩及其成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星領(lǐng)域，特別涉及一種馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩及其成型方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩的主要功能是，當(dāng)火箭在大氣層中飛行時(shí)，給衛(wèi)星及其有效載荷提供良好的環(huán)境，以防止衛(wèi)星受氣動(dòng)力、氣動(dòng)加熱及聲振等干擾因素的影響，衛(wèi)星整流罩是運(yùn)載火箭的重要組成部分。衛(wèi)星整流罩一般為半硬殼式鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)與鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)共用的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由球頭、前錐段、圓筒段、倒錐段和縱向及橫向分離機(jī)構(gòu)等組成，采用分段成型的方式制造，加工工藝比較復(fù)雜；為了達(dá)到需要的剛度和強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)的整流罩內(nèi)表面還需要配置Ω框架，在筒段表面需要安裝桁條，使得整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量較重。
[0004]某新型運(yùn)載火箭是一種三級(jí)小型液體運(yùn)載火箭，使用液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，突出的特點(diǎn)是低成本和快速機(jī)動(dòng)發(fā)射能力。它對(duì)整流罩罩體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要提供一種集透波、承載、輕質(zhì)、熱防護(hù)及降噪多功能一體化衛(wèi)星整流罩罩體。目前，在公開(kāi)的文獻(xiàn)和料中，這種要求衛(wèi)星整流罩罩體的一體化成型方法尚無(wú)記載。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有衛(wèi)星整流罩結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量重；為解決所述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩及其成型方法。
[0007]本發(fā)明提供的一種馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩，包括:復(fù)合材料罩體和倒錐段；所述的復(fù)合材料罩體為一體成型結(jié)構(gòu)，包括球頭、曲線段和筒段，所述的曲線段的剖面為馮.卡門(mén)曲線；所述的復(fù)合材料罩體和倒錐段由對(duì)接桁連接。
[0008]進(jìn)一步，所述的復(fù)合材料罩體以Nomex紙蜂窩為芯材，以玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂為蒙皮。
[0009]進(jìn)一步，所述的倒錐段為鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明提供的馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩的成型方法，包括:
步驟一、制造模具，所述的模具包括用于復(fù)合材料罩體一體化成型的陰模和用于芯材拼接的陽(yáng)模；
步驟二、在所述陰模上進(jìn)行外蒙皮整體鋪層，并預(yù)壓；
步驟三、在陽(yáng)模上成型芯材，預(yù)壓后與外蒙皮組合、預(yù)固化；
步驟四、在芯材表面進(jìn)行內(nèi)蒙皮鋪層，預(yù)壓后與芯材及外蒙皮固化，最后修型脫模。
[0011]進(jìn)一步，內(nèi)蒙皮和外蒙皮的鋪層順序以芯材為對(duì)稱(chēng)軸成鏡面對(duì)稱(chēng)。
[0012]進(jìn)一步，所述外蒙皮的鋪層角度以玻璃布經(jīng)向?yàn)镺 °，鋪層順序依次為45° /0° /-45° /45° /0° /-45° ;所述內(nèi)蒙皮的鋪層角度以玻璃布經(jīng)向?yàn)?°，鋪層順序依次為-45° /0° /45° /-45° /0° /-45° 。
[0013]進(jìn)一步，成型芯材前，還包括:將Nomex紙蜂窩拼接為與整流罩尺寸匹配的尺寸，拼接采用先膠接再縫合的工藝。
[0014]進(jìn)一步，拼接過(guò)渡區(qū)域無(wú)接縫，接縫距離交接處大于20_ ;縱向?qū)涌p錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)距離弧長(zhǎng)大于700_ ;橫向?qū)涌p間距大于1000_ ;先周向拼接，再縱向拼接；拼接后對(duì)拼接縫處蜂窩進(jìn)行修磨，防止兩塊芯材間有高度差。
[0015]進(jìn)一步，步驟三中，芯材與外蒙皮的預(yù)固化的方法為，在真空環(huán)境下，從室溫開(kāi)始，以不大于4°C /min的升溫速度加熱升溫，溫度升至ll(Tl3(rC，保溫2_3h。
[0016]進(jìn)一步，步驟四中，固化的方法為，室溫下抽真空至-0.085MPa以下，以罐溫不大于4°C /min的升溫速度加熱升溫，空氣溫度升至110±5°C時(shí)保持恒定；當(dāng)模具溫度升至80°C ^lOO0C時(shí)，加壓至0.1MPa±0.02MPa,卸真空，加壓至0.2MPa±0.02MPa，然后繼續(xù)升溫至空氣溫度為185±5°C時(shí)保持恒定；最低模具溫度升至185±5°C，保溫保壓180min± 1min ;固化完成后,帶壓冷卻至模具最高溫度60°C以下,卸壓出罐。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
本發(fā)明的衛(wèi)星整流罩球頭、曲線段和筒段一體化成型，采用全復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)(以Nomex紙蜂窩為芯材，以玻璃/環(huán)氧樹(shù)脂為蒙皮)，有效減輕了罩體的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了全向透波功能，并具有較高的比強(qiáng)度、比剛度和隔熱性，還具有一定的降噪功能。
[0018]本發(fā)明的衛(wèi)星整流罩采用一體化成型工藝，一次加壓固化成型，提高了整流罩的整體性和結(jié)構(gòu)剛度，同時(shí)大幅度減少了連接螺釘、鉚釘數(shù)量，降低了整罩的重量，簡(jiǎn)化了裝配工藝。該整流罩罩體全長(zhǎng)5.245m,最大直徑2.6m,且曲線段為馮?卡門(mén)外形,減小了空氣阻力。
[0019]綜上所述，本發(fā)明提供了一種大尺寸馮?卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩一體化成型方法，解決了整流罩透波性能差及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，制備的整流罩集透波、承載、輕質(zhì)、熱防護(hù)及降噪多功能為一體，達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，滿足了某新型運(yùn)載火箭的使用需求。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩成型陰模；
圖3 Nomex紙蜂窩芯材成型工裝；
圖4蒙皮預(yù)浸料鋪層角度示意圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]下文中，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩，包括:復(fù)合材料罩體和倒錐段O 4 ;所述的復(fù)合材料罩體包括球頭O 1、曲線段O 2和筒段O 3，所述的曲線段O 2的剖面為馮.卡門(mén)曲線；所述的復(fù)合材料罩體和倒錐段由對(duì)接連接。
[0024]本實(shí)施例中，所述的復(fù)合材料罩體為一體成型結(jié)構(gòu)，以Nomex紙蜂窩為芯材，以玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂為蒙皮。所述的倒錐段為鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)。所述的復(fù)合材料罩體與倒錐段通過(guò)對(duì)接桁連接。
[0025]本發(fā)明的實(shí)施例所提供的馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩采用復(fù)合材料，整體剛度可以滿足應(yīng)用要求，不需要額外添加桁條或框架，所以整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、成型工藝簡(jiǎn)單；另外曲線段的剖面為馮.卡門(mén)曲線，并且整體表面光滑，所以空氣阻力小。
[0026]本發(fā)明提供的馮.卡門(mén)外形衛(wèi)星整流罩的成型方法，包括:
步驟一、制造模具，所述的模具包括用于復(fù)合材料罩體一體化成型的陰模和用于芯材拼接的陽(yáng)模；
如圖2所示，本實(shí)施例中，所述陰模為框架式陰模，主體材料為QT500-7型球墨鑄鐵，其它輔助零件為Q235優(yōu)質(zhì)鋼材。通過(guò)設(shè)計(jì)模具型面標(biāo)準(zhǔn)偏差、直度、對(duì)接桁區(qū)平面度和下端框區(qū)平面度可以保證馮.卡門(mén)外形成型。
[0027]所述陽(yáng)模周邊打孔用于芯材固化定位，以所述陰模為母模翻制；工裝(具體指)上根據(jù)蜂窩拼接尺寸預(yù)留標(biāo)記，作為后續(xù)芯材成型時(shí)的基準(zhǔn)。
[0028]工裝材料