贮箱充填过程仿真和分析

应用AMESim系统建模和仿真软件并考虑管路摩擦和组件的热量传递因素,建立了贮箱充填过程仿真模型。计算了电爆阀打开后减压阀出口压力以及气瓶和贮箱压力变化曲线。仿真计算数据和试验结果基本一致。     

贮箱容积偏差及测量精度分析

贮箱一般采用称重法进行容积测量,但测量值与理论设计值偏差较大。分析了贮箱在生产制造、液压试验、介质加注、称重、容积计算和变形等环节出现偏差的原因。通过贮箱计算实例分析了各环节偏差大小,提出了减小偏差的对策,并对贮箱容积测量提出了改进方案。     

大型贮箱结构及工艺性研究

通过分析贮箱的类型及特点,研究贮箱放置布局,并以土星V为例研究分析了大型贮箱结构特点和制造的工艺性,提出了大型贮箱结构方案和制造工艺的发展方向。     

氢氧末级长时间滑行贮箱压力控制及关键技术分析

为通过弹道优化设计提升火箭发射圆轨道卫星的运载能力，同时提高火箭对不同发射任务的适应性，需要火箭末级具备长时间在轨滑行能力。对氢氧末级火箭而言，延长在轨滑行时间需要解决的一个重要问题是液氢贮箱压力、推进剂温度的预示和控制。结合微重力下贮箱内低温推进剂力热耦合运动特征，给出了低温火箭在轨滑行过程中贮箱压力控制的设计流程和计算方法，并通过计算分析获得了整个滑行阶段液氢蒸发量、补压气瓶需求量等关键设计参数，为工程研制提供参考。     

第二代表面张力贮箱的研究与应用进展

为了对国外新型卫星推进剂贮箱的研究动态进行跟踪，对第二代表面张力贮箱的研究与应用进展做了阐述。首先对比了不同类型推进剂贮箱的特点，在此基础上，从试验研究、数值模拟和实际应用三个角度对第：二代表面张力贮箱——以板式结构为主的表面张力贮箱的发展做了综述。研究表明，国际上已经对第二代表面张力贮箱的性能做了大量的数值模拟和搭载试验，如今第二代表面张力贮箱已经成为当今国际大型卫星推进剂贮箱的主流。这为新型卫星推进剂贮箱的研究指明方向并提供有价值的参考。     

新一代运载火箭增压技术研究

随着新一代运载火箭研制的开展,新型120t级高压补燃液氧煤油发动机将得到广泛的使用,该发动机采用的推进剂贮箱增压系统设计被列为新一代运载火箭研制的重大关键技术之一。在对国内外主要液体运载火箭增压方案进行分析的基础上对120t级液氧煤油发动机的贮箱增压系统进行了研究,提出了液氧贮箱采用压力传感器与电磁阀组合的常温氦气加温增压,煤油贮箱采用压力传感器与电磁阀组合的常温氦气增压方案,并针对液氧贮箱采用常温氦气加温增压的方案开展了理论分析和全尺寸系统级试验研究。理论分析和试验结果表明,该增压方案可行。     

一种承力式表面张力贮箱

卫星平台总体结构的要求是自身重量轻,承载能力强,与推进剂燃料贮箱是相同的,如果能把推进剂燃料贮箱作为卫星平台的结构承力件使用,无疑会使卫星平台的结构重量减轻.为此,提出一种卫星平台承力结构件的表面张力贮箱方案.针对采用承力式表面张力贮箱的卫星平台承力结构方案进行了基本的受力分析.通过实例计算证明了承力式表面张力贮箱的适用性.     

运载贮箱用2219类铝合金的电子束焊

介绍了22类铝合金及其在运载贮箱中的应用。详细论述了2219的电子束焊接特点,接头性能及装配和重熔对接头质量的影响等,提出在贮箱结构生产中应用电子束焊接,可以充分发挥材料潜力、提高贮箱技术性能和可靠性,针对大型贮箱中的直线焊缝、环形焊缝、圆形（包括鞍形）焊缝可采用局部真空电子束焊接。     

主结构与贮箱共承力航天器推进平台设计

航天器推进平台轻量化设计是提升航天器任务效率和优化系统性能的重要突破口。目前,通用推进平台的贮箱极少参与推进平台承载,推进平台需要通过辅助承力构件将贮箱载荷传递至主结构,降低了推进平台的承载效率。为此提出了一种主结构与贮箱共承力的推进平台构型,新研表面张力贮箱通过嵌入安装的方式安装在承力筒侧壁,并通过对承力筒主结构开展变刚度设计,实现对贮箱承载量级的合理控制。以某卫星型号的研制需求为例,基于Nastran软件对其推进平台的结构设计参数进行了优化设计,并开展仿真分析和试验验证。研究结果表明,主结构与贮箱共承力推进平台力学性能与通用推进平台相当,但推进平台干重占比可降至13.6%,可有效提升推进平台的整体效率。研究结果可作为大型航天器推进平台设计参考。     

碳纤维外缠绕的轻质纤维/金属压力容器

最近研制的轻质纤维/金属复合材料压力容器用的高强度碳纤维已通过了试验鉴定。对碳纤维性能、小试验气瓶性能、圆筒体性能、球体性能和低温贮箱性能等也进行了测量。试验结果与金属压力容器及其它纤维/金属压力容器结构进行了比较。碳纤维/金属圆筒压力容器和球形压力容器与以前性能最好的凯夫拉49/金属复合材料结构相比,其实际性能提高23％以上。     

基于数据驱动的运载火箭贮箱故障诊断方法研究

以运载火箭贮箱为研究对象,提出了一种基于数据驱动的贮箱故障诊断方法。根据贮箱的结构组成特点和制造流程,分析贮箱制造关键故障模式,建立故障源特征库;通过关键产品特性分析,确定贮箱的故障特征监控点;建立线性回归的故障源检测分析模型,利用线性最小偏差估计方法处理小样本采样数据,根据贡献度和敏感度分析检测故障源;最后针对检测出的故障源进行单值回归预控法分析,实现对故障源的持续监测。     

MESSENGER飞船推进剂贮箱的设计与制造

基于MESSENGER飞船的需要,开展了一种新型超轻贮箱的设计、制造和试验工作,整个过程分方案论证、分析与设计以及制造与试验三个阶段.第一阶段考虑了50多种贮箱结构,反复分析后确定了一种最有效的方案;第二阶段致力于防漩器、防晃板和贮箱壳体的设计与分析,包括用缩尺模拟试验确定防晃板的数目、尺寸与安装位置、防漩器和防晃板的载荷分析与结构分析以及壳体应力与断裂力学分析;第三阶段制造了一个鉴定试验用贮箱(以下简称试验贮箱)和四个飞行贮箱(三个飞行、一个备用).贮箱壳体、防漩器和防晃板分别采用固溶处理和时效(STA)的6AL-4V钛合金材料、6AL-4V钛合金板和退火6AL-4V钛合金环.壳体由四条周向焊缝连接,其中两条焊缝具有STA特性,另外两条经过退火处理.五个贮箱采用相同的工序和工艺.试验贮箱必须经过正弦和随机振动试验的品质检验,该检验项目还包括具有破坏性的爆破压力试验.所有飞行贮箱在清理和交货之前要经过模拟飞行试验.飞行贮箱包括附属组件在内不得超过9kg.超轻贮箱对于MESSENGER飞船计划的成功将起到至关重要的作用.     

用于并联金属膜片贮箱均衡排放的一种控制方法

为控制并联金属膜片贮箱的均衡排放性能,对并联金属膜片贮箱均衡排放的控制措施进行了理论分析和试验研究,得出了一种能够有效控制并联金属膜片贮箱均衡排放的方法。本方法对使用并联金属膜片贮箱的推进系统具有借鉴意义。     

用于深空探测的大承载高燃重比薄壁贮箱一体化结构设计

针对某空间科学探测器采用木星借力方式进入太阳极轨,若采用CZ-5运载火箭与上面级组合发射,探测器允许质量无法满足有效载荷需求的情况,为确保探测器质量可达1 350kg,创新提出大承载高燃重比薄壁贮箱一体化结构设计。先确定贮箱构型为6只球形贮箱焊接形成六边形整体。再通过分析承力杆内倾角、数量、是否贯穿贮箱内部等因素对承力效果的影响,确定承力杆最佳构型为正八边形构型,承力杆内倾25°,电子仪器贮箱各自与2根承力杆连接,内部贯穿;推进剂贮箱对应的承力杆不贯穿,变为贮箱上下两端的接头。既有贮箱组合承力,又有杆件集中承力。对整器的模态分析和一体化球形贮箱的静力分析表明均满足结构强度要求。燃重比从传统推进结构的12.5提高至20.7,增幅为65.6%,满足木星、太阳等深空探测任务变轨携带大量推进剂的需求。     

可重复使用运载器复合材料低温贮箱应用研究

轻质高强度低温贮箱是发展可重复使用运载器（RLV）的关键技术之一。本文论证了聚合物复合材料作为低温贮箱材料的必要性和可行性,介绍了复合材料低温贮箱的研制现状,对聚合物基体和纤维选择、设计技术、复合材料的成型及其性能测试等进行了探讨,指出了复合材料低温贮箱的发展趋势,并就我国复合材料低温贮箱的发展给出了建议。     

十五升燃料铝贮箱的焊接

介绍了某型号发动机用十五升铝贮箱的焊接方法。针对铝贮箱壳体焊接中容易出现的问题,提出了相应的工艺措施和解决方法,对铝合金的焊接具有一定的参考价值。     

一种并联金属膜片贮箱均衡排放控制措施研究

航天器飞行过程中,并联贮箱内同种推进剂排放不均衡会引起航天器的质心变化。为控制并联金属膜片贮箱的排放不均衡量,对并联金属膜片贮箱均衡排放控制措施进行了理论分析和试验研究,得出了一种能够有效控制并联金属膜片贮箱均衡排放的措施,采用该措施对某典型金属膜片贮箱不均衡量进行了理论计算。为验证并联金属膜片贮箱的均衡排放性能,根据金属膜片的选配原则选取金属膜片进行地面试验验证,并将理论计算结果与试验结果进行比对,结果表明,并联金属膜片贮箱不均衡量计算及控制措施正确、有效。     

空间表面张力贮箱结构分析与优化设计

把有限元分析技术应用到贮箱结构分析和优化设计.针对某空间表面张力贮箱,建立其有限元模型,对该模型进行非线性结构分析.根据分析结果对贮箱的壁厚及法兰进行结构优化设计与分析,通过对分析结果的对比选择,得到一个受力较好,重量较小,同时满足安全余量设计要求的贮箱优化模型.     

空间运输飞行器材料与制造技术需求分析

空间运输飞行器已经成为国际航天技术新的发展趋势,对材料和制造技术从两方面提出了新的需求:异形贮箱制造技术和热控材料与制造技术。本文对这两个问题进行了分析,结果表明:异形贮箱和热控硬件的材料与制造是制约空间运输飞行器发展的基础技术,必须在空间运输飞行器研制热潮之前先期突破。     

并联式固液上面级动力系统研究

探索了固液火箭发动机作为上面级动力系统的性能特点;采用气瓶、贮箱和燃烧室并联布局的结构,有效减少了固液火箭发动机的长细比;建立了固液火箭发动机系统设计的数学模型,采用多岛遗传算法,开展了并联式固液火箭发动机总体方案的设计优化;优化结果与某固体火箭发动机上面级的比较说明,固液火箭发动机在上面级动力系统中具有较大的应用潜力.