纤维缠绕壳体由于具有高的比强度和比模量，而成为二、三级固体火箭发动机壳体*理想的复合材料结构件。众所周知，复合材料既是一种材料又是一种结构，因此复合材料成型工艺的特殊性就是具有可设计性。其成型工艺包括原材料设计及结构设计，同时与设备的选型也很有关系。本文结合国内同行业的缠绕工艺技术，拟对发动壳体缩比件纤维缠绕成型工艺方法及工艺参数的合理选择进行初步探讨。并通过试验，进一步摸索缠绕工艺及工艺参数。

　　2缠绕成型工艺设计的内容缠绕成型工艺通常分为干法和湿法及半干法三种，应根据制品的设计要求、设备条件、原材料性能等因素综合考虑，结合工厂工艺技术条件，进行纤维缠绕壳体的成型工艺探索。

　　根据设计要求，技术质量指标，进行缠；线型设计和芯模设计及强度设计；根据选定的工艺方法，确定缠绕成型：艺，确定工艺流程及工艺参数；根据缠绕工艺选择缠绕设备及辅助设备原材料及产品的质量检测。

　　3缠绕壳体试验件的结构和主要技术要求3.1纤维缠绕壳体缩比件的结构纤维缠绕壳体一般由纵向缠绕层、环向缠；层、前后接头、前后连接裙和内绝热层等组成缠绕壳体的结构如所示。

　　3.2主要技术要求的应达到要求的力学性能和物理性能。

　　纤维缠绕件外表面不允许有气泡、凸出物、流胶、碰伤或划伤；固化后，前后接头、连接裙、4缠绕工艺流程绝热层与缠绕复合材料之间不允许脱粘固化后工艺流程见缠绕工艺流程5芯模5.1芯模的结构芯模结构，初步选择石膏面层金属骨架组合芯模，其芯模由芯轴、预制石膏板、铝管及石膏面层等部分构成，两端是铝合金接头，芯模表面包覆生橡胶片。

　　5.2芯模的制作工艺流程制作工艺流程见。

　　5.3芯模制作工艺参数工艺参数见表1.表1芯模制作工艺参数组分石膏比例烘干温度升温时间恒温时间冷却时间芯模制作工艺流程6原材料选择6.1树脂基体树脂基体在缠绕容器中起着粘接固定纤维传递载荷的作用纤维与树脂体系匹配的好坏。

　　接影响到成带质量、缠绕成型工艺和容器的性能，为此，树脂体系应满足下列要求：与纤维有良好的匹配性能，使胶带有较好的成带性；使用期要长，以保证缠绕容器具有较好的整体性能缠绕试验容器所用的树脂为：E-51环氧树6.2强纤维缠绕容器性能的好坏，主要取决于强纤维，在选择强纤维时应注意以下问题：满足缠绕容器的性能要求；浸透性和粘接性要好；张力要均匀，不起毛，不断头，成带好。

　　缠绕壳体拟采用高强2号玻璃纤维，规格为80支/2股/绽，股纱强度为3136MPa，模量为8.23xl04MPa6.3环氧体系配方初步确定缠绕试验容器的树脂体系配方为：W-95环氧树脂、MDA（孟烷二胺）、MPDA（间苯二胺）、促进剂M. 7强度计算缠绕强度设计的目的，是确定试验件在所规定的载荷下，长期工作的*低纤维铺设量。也就是要通过受力分析，计算出环向和纵向纤维的缠绕层数强度计算目前主要采用网格理论进行强度设计。

　　7.1纵向缠绕层数的设算（）f一每股纤维的平均强；N2―环向和纵向缠绕纱片的纤维股数；J一纵向缠绕总循环数；M―；向缠绕一个循环，在横截面内为两层交叉纤维I总纱片条数；K一纵向纤维强度利用系数；□-缠绕角；PB―缠绕件的爆破压力；R缠绕壳〃的内半径；f一设计系数。

　　7.2环向缠绕层数的设算m―环向缠绕纱布密度（公其它符号与上；同），7.3缠绕件筒身段总厚度t.一壳体筒身段总厚度；kf=l/Vf，vf为纤维，积百分数；ks―纤维应力平衡因子；纤丨拉伸强度。

　　7.4缠绕张力的设计与计算环向缠绕张力计算T环j A内衬材料弹性模量；Ec；―玻璃纤维弹性模量；tA内衬厚度；te0环向缠绕总厚度（=w环*/认）；tca纵向缠绕总厚度ta =nWv'tgB一环向单屋层纤维厚度teal―纵向单屋i纤维厚度；02两层环向纤维厚度；―两层纵纤维厚度；A―每股纤维的截面积；j一第几层环向缠绕代号；I一第几层纵缠绕代号；a筒身部分的平均缠绕角；e玻璃纤维设计应力；ap内衬压缩弹性极限s一内衬屈服极限。

　　8试验件缠绕成型中的关键工艺项8.1内绝热层制备与施工方案初步选用软片型弹性体基内绝热材料，软片型绝热层材料的制备工艺主要采用以下两种方法：模压预成型用于制作封头段绝热层，：种方法是按照设计图纸对壳体内绝热层种类及，度分布的要求，用模具将壳体封头绝热层预先：压成型，然后借助胶粘剂粘贴到缠绕用芯模封：端手工贴片用于制作筒身段绝热层，这；方法将一定厚度的未硫化片材裁成一定形状，清洗涂胶即可粘贴到缠绕芯模直筒端，粘贴完-后，可以直接在其上进行壳体缠绕，在壳体固-的同时完成绝热层的硫化。

　　8.2裙部的粘接8.3推力终止孔缠绕方案差使接座与壳体芯模不能严格吻合，因此在两：初步采用预埋成形工艺：四个推力终止孔接之间铺放弹性衬层以减缓应力集中。然后在接，座与芯模表面粘结，由于手工划线产生的位置偏上放置导纱锥由数控缠绕机进行多切点缠绕，缠绕缩比件的裙部粘接，需在裙与容器之I嵌入弹性剪切层，这种形式的粘接在容器成型：程中进行，并与试验件同时固化对应于不同I胶液配方，必须有不同的裙部胶粘剂与之相I配，其固化温度与试验件的固化制度一致，以-证容器与裙连接可靠其裙部接头为：铝裙/）层/橡胶/胶层/玻璃钢的复合接头这种接头不>具有协调各组成材料变形的能力，而且可将传：的力重新分布到整个粘接面上，消除应力集中提高粘接的可靠性连接结构如所示6再进行固化，*后移去导纱锥，即形成整体缠绕成形的四推力终止孔9缠绕工艺参数的选择根据生产工艺流程，缠绕成型中的主要工艺参数有：纤维烘干处理及时间、浸胶方式及含胶量、缠绕张力、缠绕规律、固化、检测等合理选择缠绕工艺参数是充分发挥原材料特性，提高缠绕容器质量的重要条件。

　　9.1纤维处理和烘干由于纤维都是采用强型浸润剂，存贮不当也会吸附大量的水分纤维表面的这些游离水分影响树脂基体与纤维的粘合，同时引起应力腐蚀，使微裂纹等缺陷进一步扩展，从而使制品强度和耐老化性能下降因此，纤维在使用前需进行烘干处理，纤维烘干制度视纤维含水量和纱锭大小而定，通常在60*C80*C下烘干24h即可6 9.2浸胶与胶液含量胶液含量的变化及分布对纤维缠绕试验容器的性能影响较大：一是直接影响容器的质量和厚度的控制二是从强度的角度看，含胶量过高，使制品的强度降低含胶量过低；容器孔隙率加，使容器气密性、耐老化性能及剪切强度下降，同时也影响纤维强度的发挥因此，必须严格控制纤维纱的含胶量，保证整个缠绕过程前后含胶量均匀试验容器的结构层含胶量，应控制在17%25%.*佳含胶量为20%.纤维含胶量是在浸胶过程中进行控制的，通过调整挤胶辊压力来控制含胶量影响含胶量的因素很多，主要以胶液粘度、缠绕张力、浸胶时间、胶液粘度等为主因此，浸胶槽应装备恒温水浴，以控制胶液温度。水温一般控制在2040 *C范围内，胶液粘度控制在0.35Pa*s1.0Pa*s范围内。

　　9.3缠绕张力缠绕张力是缠绕工艺的重要参数张力大小、各束纤维间张力的均匀性，以及各缠绕层：间纤维张力的均匀性，对缠绕试验容器的质量！响很大缠绕张力的大小可通过上述公式进行计算：定根据经验，一般初张力可按纤维强度的17%-25%选取为使各缠绕层不出现内松外紧现象，使缠；张力逐层有规律地递减，尽可能各层纤维在缠；完成后所受的张力相等纤维缠绕时张力的递；值可通过上述公式计算确定根据经验，一般：层递减5lON也可简化为每23层递；一次递减值等于逐层递减值之和。

　　9.4缠绕速度缠绕速度是芯模速度、小车速度、纱线速，构成的速度矢量缠绕速度一般指纱线速度，控制在一定的范围内对湿法缠绕纱线速度*：不超过。9m/s，纱线很大时，芯模转速很高，<出现胶液在离心力作用下，从缠绕容器向外迁：和派洒的可能。

　　9.5固化制度本缠绕试验容器为环氧/玻璃纤维，由于是：氧树脂体系，因此，固化制度采用常压加热固试验容器的固化制度为：10结束语本文仅针对发动机纤维缠绕壳体试验缩比-的缠绕成型工艺进行初步探讨，对发动机壳体：行纤维缠绕起一定的指导作用，成型工艺方法。

　　有关工艺参数选择的合理与否，需进一步摸索：借鉴国内外先进的技术和经验。