本發明屬于航天，尤其是涉及一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室及制造方法。
背景技術：
1、航天發動機推力室一般由燃燒室與噴管兩部分構成，其中燃燒室需承受超過3000℃的高溫環境及燃燒產生的數噸乃至數十噸推力載荷，因此工程上多采用全金屬結構，并設置內外壁夾層冷卻槽道結構：內壁及冷卻槽道主要用于對內壁進行冷卻，外壁主要用于承壓并傳遞推力載荷，常用金屬材料包括銅合金、不銹鋼及高溫合金等。隨著推力室整體性能提升，推力室內外壓差呈增大趨勢，承壓外壁往往需要加厚以滿足強度與安全裕度要求；在全金屬制造路線下，燃燒室及噴管整體質量隨之上升，進而引起推力室推質比下降、產品經濟效應降低等問題。
2、為滿足高溫燃氣環境下的承壓與載荷傳遞需求并適應推力室性能提升帶來的更高內外壓差，現有推力室普遍采用全金屬內外壁夾層冷卻槽道結構并通過增厚承壓外壁來保證強度，但由此造成推力室質量與推質比等指標受到不利影響；因此需要一種能夠在保證承壓與推力傳遞能力的同時實現外壁輕量化、降低推力室整體質量并改善推質比與經濟性的推力室結構。由于相關技術中的推力室燃燒室及噴管通常采用全金屬制造并在內外壓差增大時通過增厚承壓外壁來滿足強度要求，導致推力室整體重量大幅上升、推質比下降且經濟效應降低問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術問題之一。
2、為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
3、一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，包括噴注供給組件、燃燒室組件、噴管組件以及用于使所述噴注供給組件、燃燒室組件和噴管組件裝配成一體的緊固連接結構；
4、所述噴注供給組件包括頂蓋、入口集合器和噴注器，所述頂蓋與入口集合器分別設有推進劑入口并與所述噴注器連通，所述噴注器用于將推進劑噴入所述燃燒室組件；
5、所述燃燒室組件包括燃燒室內壁、碳纖維外壁以及設置在所述燃燒室內壁與碳纖維外壁之間的金屬肋，所述碳纖維外壁內側設有沿軸向延伸的溝槽，所述溝槽為多個；
6、所述金屬肋插接于所述溝槽并沿所述燃燒室內壁周向間隔布置，用于對所述燃燒室內壁提供支撐并用于傳遞燃燒室載荷，所述金屬肋為多個；
7、所述燃燒室內壁與所述金屬肋在接觸區域形成冶金連接，以構成整體化承載結構；
8、所述噴管組件包括碳纖維噴管，所述碳纖維噴管位于所述燃燒室組件的下游并與所述燃燒室組件通過法蘭密封連接結構連接，所述法蘭密封連接結構用于實現燃燒室與噴管的同軸定位和密封連通；
9、所述緊固連接結構包括螺栓連接結構，用于將所述頂蓋、入口集合器、噴注器、燃燒室組件與噴管組件連接為整體推力室。
10、進一步的，所述法蘭密封連接結構包括相互配合的法蘭端面及設置在法蘭端面之間的密封件；
11、所述法蘭端面之間的密封配合形式為平面密封、錐面密封、榫槽密封中的至少一種。
12、進一步的，所述碳纖維噴管為單壁結構且不設再生冷卻通道；
13、所述碳纖維噴管的噴管入口擴張面積比為5～8，噴管出口擴張面積比為16～20；
14、所述碳纖維噴管壁厚沿噴管軸向由入口端向出口端逐漸減小，且入口端壁厚為5mm、出口端壁厚為3mm。
15、進一步的，推力室還包括液膜冷卻單元，所述液膜冷卻單元包括設置在所述噴注器邊緣的液膜孔以及設置在所述燃燒室內壁喉部上游的第一液膜冷卻孔；
16、所述第一液膜冷卻孔為斜直孔，其孔軸線與所述第一液膜冷卻孔所在位置處燃燒室內型面切線的夾角為12°～16°，用于在所述燃燒室內壁形成液膜冷卻層；
17、所述燃燒室組件與所述碳纖維噴管裝配后，在所述燃燒室組件出口端法蘭內側形成第二液膜冷卻孔，用于在所述碳纖維噴管內表面形成液膜冷卻層。
18、進一步的，所述燃燒室內壁為銅合金內壁，所述燃燒室內壁壁厚為2±0.1mm，且在喉部下游區域壁厚為2.1～2.3mm；
19、所述金屬肋為不銹鋼肋，肋寬為1±0.1mm。
20、進一步的，所述金屬肋插接于所述溝槽后，所述金屬肋與所述溝槽之間的裝配間隙小于0.1mm；
21、所述冶金連接為真空釬焊連接或擴散焊連接。
22、一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室的制造方法，用于制造如上述的具有碳纖維外壁的推力室，包括如下步驟：
23、步驟一：制備碳纖維外壁、金屬肋和燃燒室內壁，在所述碳纖維外壁內側形成沿軸向延伸的溝槽，所述溝槽為多個；
24、步驟二：將金屬肋插接裝配至所述溝槽，使所述金屬肋沿周向間隔布置以形成用于容納燃燒室內壁的外廓空間，所述金屬肋為多個；
25、步驟三：將燃燒室內壁裝配進入所述外廓空間，并在裝配到位后對燃燒室內壁的擴張段進行旋壓或沖壓，使燃燒室內壁外表面貼合金屬肋形成的型面；
26、步驟四：對裝配后的燃燒室內壁與金屬肋進行連接處理，使燃燒室內壁與金屬肋在接觸區域形成冶金連接，得到燃燒室組件；
27、步驟五：將燃燒室組件與噴注供給組件、噴管組件通過法蘭密封連接結構和螺栓連接結構裝配成推力室。
28、進一步的，步驟四之前在金屬肋與燃燒室內壁的待連接表面涂布釬料，釬料厚度不小于0.3mm；
29、步驟四采用真空釬焊，使燃燒室內壁與金屬肋的釬著率不低于90%。
30、進一步的，步驟二中控制金屬肋與溝槽之間的裝配間隙小于0.1mm；
31、步驟四采用真空釬焊或擴散焊作為所述連接處理。
32、相對于現有技術，本發明所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室及制造方法具有以下優勢：
33、1、采用碳纖維外壁承擔主要承壓功能，并通過金屬肋插接于溝槽形成周向支撐骨架，使薄壁金屬內壁在受壓與熱變形條件下仍可獲得有效約束并穩定傳力。內壁與金屬肋的冶金連接建立連續的載荷傳遞路徑，降低局部應力集中與相對滑移風險。外壁由復合材料替代金屬外壁，在滿足強度與剛度要求的前提下顯著降低結構質量，從而提升推力室的推質比并提高整機性能裕度。
34、2、噴注器邊緣液膜與燃燒室內壁喉部上游液膜組合作用，在高熱流區域形成隔熱液膜層，降低內壁熱沖擊并抑制壁面燒蝕，從而提升熱端壽命與工作穩定性。燃燒室與噴管之間通過法蘭密封實現同軸定位與密封壓緊，便于裝配校準與拆裝維護，減少裝配偏差引起的泄漏與磨損。碳纖維單壁噴管不設置再生冷卻通道，減少通道加工與焊接界面數量，降低制造復雜度與潛在失效點，提高推力室整體可靠性。
1.一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：包括噴注供給組件、燃燒室組件(3)、噴管組件以及用于使所述噴注供給組件、燃燒室組件(3)和噴管組件裝配成一體的緊固連接結構；
2.根據權利要求1所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：所述法蘭密封連接結構包括相互配合的法蘭端面及設置在法蘭端面之間的密封件；
3.根據權利要求1所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：所述碳纖維噴管(4)為單壁結構且不設再生冷卻通道；
4.根據權利要求1所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：推力室還包括液膜冷卻單元，所述液膜冷卻單元包括設置在所述噴注器(2)邊緣的液膜孔以及設置在所述燃燒室內壁(31)喉部上游的第一液膜冷卻孔(11)；
5.根據權利要求1所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：所述燃燒室內壁(31)為銅合金內壁，所述燃燒室內壁(31)壁厚為2±0.1mm，且在喉部下游區域壁厚為2.1～2.3mm；
6.根據權利要求1所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室，其特征在于：所述金屬肋(32)插接于所述溝槽后，所述金屬肋(32)與所述溝槽之間的裝配間隙小于0.1mm；
7.一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室的制造方法，其特征在于：用于制造如權利要求1-6任一項所述的具有碳纖維外壁的推力室，包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室的制造方法，其特征在于：步驟四之前在金屬肋(32)與燃燒室內壁(31)的待連接表面涂布釬料，釬料厚度不小于0.3mm；
9.根據權利要求7所述的一種具有碳纖維外壁燃燒室的推力室的制造方法，其特征在于：步驟二中控制金屬肋(32)與溝槽之間的裝配間隙小于0.1mm；