本发明涉及一种穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖及其制备方法，属于导弹发射及防护技术领域。
背景技术：
导弹发射箱盖是导弹发射系统的重要部件，在导弹储运时需在一定的气压内保持气密性；在导弹发射时需及时开启，确保导弹正常发射。传统的导弹发射箱盖多为金属盖，其开启方式采用机械开启或爆破开启，其中机械开启方式存在重量大、开启机械结构复杂、易发生机械故障和开启时间长等缺点；而爆破开启方式存在使用维护成本高、爆炸螺栓爆破时损伤弹头内电子设备等缺点。
为提高导弹发射效率，满足部队快速作战的要求，国外已经研制出一种复合材料易碎薄膜箱盖(详见uspat.4498368,1985)。该种箱盖能承受一定的均布压力且在较小的集中力下就可使箱盖以预订轨迹破碎，反应迅速，提高了导弹发射效率。但该种复合材料发射箱盖需在导弹端部的作用下破坏，箱盖必然会对与之接触的导弹弹头产生一定的不利影响。国内的一种整体冲破式复合材料薄膜盖(详见cn1844839a,2006)，利用导弹发射前引擎产生的气流冲击薄膜盖，薄膜盖以预定轨迹整体破坏，不会对导弹发射产生不利影响。国内的定向抛出复合材料易碎盖(详见cn104864773a,2015)，通过设置分离区和连体区，使易碎盖抛出体在气流的冲击下实现定向抛出，解决了复合材料易碎盖抛出分离体方向不确定的问题。以上国内的两种易碎盖均需将固化后的盖体先切割再胶接，并在胶接处两侧粘贴布条以确保气密性和增强结构强度，工艺复杂，质量稳定性较难控制。因此，此类型的发射箱盖实际应用时存在一定的局限性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖及其制备方法，本发明的易碎盖可设计性强，结构紧凑、性能稳定，工艺流程简单。
本发明是这样实现的：
一种穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖，所述的易碎盖包括框架、抛出体、以及框架和抛出体结合处的薄弱区，其特征在于，所述的易碎盖为一体成型固化形成的，薄弱区为框架与抛出体之间纤维布按圆形轨迹穿透割断的区域；所述的框架和抛出体均由纤维布通过环氧树脂胶为基体固化成型而成，框架和抛出体在浸胶后，未固化之前按圆形轨迹穿透割断，在切割后的盖体铺层中均匀铺设纤维束，薄弱区的强度通过在铺层中铺设纤维束进行调节。在穿透切割后的盖体铺层中均匀铺设纤维束，实现对薄弱区强度的加强，并通过对铺丝密度、铺丝层数和铺丝种类的调整实现易碎盖承压和冲破性能的控制。
盖体铺层中的纤维布在浸胶后、未固化之前即被穿透割断，然后在铺层中均匀铺上预浸胶的纤维束，最后直接固化一体成型，无需固化后再切割、胶接以及额外补强，盖体结构紧凑美观。
进一步，所述的框架与抛出体采用的材料为高强玻璃纤维双向平纹布增强环氧树脂复合材料，该复合材料由高强玻璃纤维双向平纹布通过环氧树脂胶为基体固化成型而成，铺层方式为[(0/90)/(±45)]n。本发明采用此铺层顺序可使易碎盖整体结构获得准各向同性的性能特点，从而获得薄弱区均匀稳定的承载性能。
本发明还公开了穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖的制备方法，其特征在于，所述的方法为：
1)裁剪出所需尺寸和数量的高强玻璃纤维双向平纹布；
2)准备好所需种类和数目的纤维束，所述的纤维束可以是玻璃纤维或碳纤维；
3)清理模具，在模具上铺上橡胶垫，在橡胶垫上贴好聚酯易碎塑料纸；
4)配制环氧树脂；
5)根据预设铺丝层数将纤维布分成所需份数；
6)将每份纤维布按设定的铺层顺序逐层铺设，并使每层的胶液均匀渗透；
7)分别在每份铺层上画好各自的切割轨迹，并按轨迹将其割断；本发明中的切割轨迹为圆形轨迹穿透割断的区域，其直径和实际设计抛出体的直径相同，即为圆形抛出体的边缘。实际操作中是用0.5mm的签字笔画出轨迹，然后用手术刀沿轨迹将布层割断。
8)将纤维束浸胶；
9)取出一份铺层不铺丝，在其余铺层上表面上均匀铺设预设数目和种类的预浸胶的纤维束；
10)将铺好丝的各份铺层按预设铺层顺序层叠在一起，然后将未铺丝的铺层层叠上；
11)盖上模具，室温固化；
12)热处理、冷却、脱模；
13)切割、打磨、抛光，易碎盖制作完成；
进一步，所述的盖体铺层中的纤维布在浸胶后、未固化之前即被穿透割断，然后在铺层中均匀铺上预浸胶的纤维束，最后一体成型固化，本发明上述方法将浸完胶的纤维布按圆形轨迹穿透割断的方式制造薄弱区，并以在铺层中均匀铺设预浸胶纤维束的方式对其强度进行调控，最后一体固化成型，既可使易碎盖具有良好的承压性能，又能确保其拥有稳定的冲破性能。同时，成型工艺简单易行，方便操作。
本发明与现有技术的有益效果在于：
通过在浸胶时将纤维布按圆形轨迹穿透割断来制造薄弱区，并通过在切割后的铺层中间均匀铺设预设种类、数目和层数的预浸胶纤维束，来调整薄弱区的强度，从而实现对易碎盖承压性能和冲破性能的调控，具体在铺层纤维布在浸胶后，未固化之前按圆形轨迹穿透割断，在切割后的盖体铺层中均匀铺设预设种类、数量和层数的预浸胶纤维束，实现对薄弱区强度的调整，达到易碎盖承压性能和冲破性能可控的目的；
本发明的易碎盖可设计性强，薄弱区力学性能可控，工艺简单无需多次切割、多次固化和额外补强，质量稳定性更易控制，能够一体成型，结构紧凑美观，符合易碎盖的新要求。
本发明结构简单、重量轻、操作简便，易碎盖一体成型，成型后无需切割和补强，可通过调整铺丝密度、铺丝层数和铺丝种类，实现易碎盖承压性能和薄弱区强度的调整，使其既能承受特定范围内的压力，又能被导弹燃气流顺利冲破，是一种新型结构的易碎盖。
附图说明
图1为本发明的穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖结构示意图；
图2为本发明穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖的铺层中铺丝示意图；
图3为本发明穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖安装在充气试验装置上的示意图；
其中，1、框架，2、薄弱区，3、抛出体，4、纤维束。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例中穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖的制备过程包括以下步骤：
1)裁剪出6块330mm×330mm的高强双向玻璃纤维布；
2)准备好8根250mm长的高强玻璃纤维束；
3)清理模具，在模具上铺上橡胶垫，在橡胶垫上贴好聚酯易碎塑料纸；
4)配制环氧树脂；
5)将纤维布分成两份，每份3块；
6)将每份纤维布分别按[(0/90)/(±45)/(0/90)]的顺序铺设，并使每层的胶液均匀渗透；
7)分别在每份铺层上表面贴好聚酯易碎塑料，在塑料纸上分别画好直径为200mm的圆形轨迹，并按轨迹将其穿透割断；
8)将纤维束浸胶；
9)撕下两份铺层上表面的聚酯易碎塑料纸，并在其中一份铺层上表面上均匀铺设8根高强玻璃纤维束，纤维束之间的角度均为22.5度；
10)以圆心为参照点，按铺层顺序[(0/90)/(±45)]3，将未铺丝的铺层叠在有铺丝的铺层上，使铺设的纤维束夹在盖体第三层布和第四层布之间；
11)盖上模具，室温固化；
12)热处理、冷却、脱模；
13)切割、打磨、抛光，易碎盖制作完成。
通过本发明方法制备的易碎盖包括框架1、抛出体3、以及框架1和抛出体3结合处的薄弱区2，所述的框架1和抛出体3均由纤维布通过环氧树脂胶为基体固化成型而成，框架1和抛出体3在浸胶后，未固化之前按圆形轨迹穿透割断，在切割后的盖体铺层中均匀铺设纤维束4，实现对薄弱区强度的调整。
将制备的穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖在充气试验装置上的安装如图3所示，当装置内气压加载至易碎盖设定冲破压力时，盖体铺层中铺设的纤维束断裂，薄弱区2破坏，抛出体3与框架1分离抛出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
1.一种穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖，所述的易碎盖包括框架(1)、抛出体(3)、以及框架(1)和抛出体(3)结合处的薄弱区(2)，其特征在于，所述的易碎盖为一体成型固化形成的，薄弱区(2)为框架(1)与抛出体(3)之间纤维布按圆形轨迹穿透割断的区域；所述的框架(1)和抛出体(3)均由纤维布通过环氧树脂胶为基体固化成型而成，框架(1)和抛出体(3)在浸胶后，未固化之前按圆形轨迹穿透割断，在切割后的盖体铺层中均匀铺设纤维束(4)，均匀铺设纤维束实现对薄弱区强度的加强。
2.根据权利要求1所述的一种穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖，其特征在于，所述的框架(1)与抛出体(3)采用的材料为高强玻璃纤维双向平纹布增强环氧树脂复合材料，该复合材料由高强玻璃纤维双向平纹布通过环氧树脂胶为基体固化成型而成，铺层方式为[(0/90)/(±45)]n。
3.根据权利要求1～2任一所述的穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖的制备方法，其特征在于，所述的方法为：
1)裁剪出所需尺寸和数量的高强玻璃纤维双向平纹布；
2)准备好所需种类和数目的纤维束；
3)清理模具，在模具上铺上橡胶垫，在橡胶垫上贴好聚酯易碎塑料纸；
4)配制环氧树脂；
5)根据预设铺丝层数将纤维布分成所需份数；
6)将每份纤维布按设定的铺层顺序逐层铺设，并使每层的胶液均匀渗透；
7)分别在每份铺层上画好各自的切割轨迹，并按轨迹将其割断；
8)将纤维束浸胶；
9)取出一份铺层不铺丝，在其余铺层上表面上均匀铺设预设数目和种类的预浸胶的纤维束；
10)将铺好丝的各份铺层按预设铺层顺序层叠在一起，然后将未铺丝的铺层层叠上；
11)盖上模具，室温固化；
12)热处理、冷却、脱模；
13)切割、打磨、抛光，易碎盖制作完成。
4.根据权利要求3所述的穿透切割铺丝加强型平面整体冲破式易碎盖的制备方法，其特征在于，所述的盖体铺层中的纤维布在浸胶后、未固化之前即被穿透割断，然后在铺层中均匀铺上预浸胶的纤维束，最后一体成型固化。
技术总结