航天飞机纤维缠绕壳体的抗压强度研究:第一部分—试验

航天飞机起飞的瞬间,其主发动机的点火给予固体火箭助推发动机的纤维缠绕壳体一个很大的弯矩,使复合材料壳体的尾部受到了很大的压缩载荷。由于连接的需要,复合壳体尾部具有很复杂的设计,涉及到嵌入的布带和螺旋层减薄问题。为了研究发射瞬间加载状态下的纤维缠绕壳体性能,开始了试验和分析的综合研究。本文将叙述试验计划的研究结果,包括几台全尺寸和300多台缩比壳体的试验。该计划从短期研制工作开始,其目的是要确定适合的缩比试验样品,以便测定材料的抗压强度。一旦缩比样品确定之后,就开始实施更全面的试验计划来确定缠绕壳体的工艺和设计参数变化对强度的影响。为了验证分析预测的有效性,在模拟发射瞬间的弯曲状态中进行了全尺寸壳体试验。在所有的试验中特别注意观察壳体破坏的顺序,即载荷从螺旋层薄弱部位传递到坚固布带终止部位的复杂过程。     

优质铝合金壳体低压铸造工艺

就低压铸造的概念,低压铸造与重力铸造相比其优越性及其在航天型号上大量应用的ZL114A、ZL205A合金壳体铸件低压铸造工艺进行了论述。     

激光孔对定向凝固高温合金薄壁性能的影响

研究了激光孔对定向凝固高温合金的薄壁性能的影响。结果表明,薄壁试样的持久性能无明显下降,说明在本试验条件下,该合金的薄壁效应不明显。并从工艺因素和显微组织方面讨论了试验结果。     

封头补强技术研究

研究了碳纤维／环氧复合材料φ１５０ｍｍ和φ４８０ｍｍ压力容器封头的局部补强方法和工艺，试验结果表明：φ４８０ｍｍ压力容器经在大金属件边缘补强后改变了水压爆破时金属件飞出的现象，纤维强度得以充分发挥而使筒身段纵环向同时破坏；φ１５０ｍｍ压力容器的应力平衡系数可由０．７５提高到０．８５以上，筒身段纵向纤维发挥强度由２０９０ＭＰａ提高到２３３６ＭＰａ，提高约１１．８％。由此可见，壳体铺层设计与封头补强巧妙地结合是壳体优化设计的重要方法，是充分发挥纵向纤维强度的有效措施。     

固体火箭发动机壳体封头问题

本文对固体火箭发动机壳体可能采用的封头进行了较系统的讨论。给出了椭球封头、Cassinian封头、三心封头、多心封头及等强度封头的型面方程、内力表达式、表面积和客积表达式。并对发动机壳体设计者感兴趣的问题进行了分析讨论,得到了一些可供设计参考的有益结果。     

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。     

纤维增强复合材料圆柱壳的屈曲计算

本文利用各向异性多层扁壳的大挠度方程,探讨了正交各向异性多层圆柱壳,在考虑偶合效应和沿厚度方向剪切变形时的轴压,外压及其联合作用下的稳定性问题.用逆解法,给出正交各向异性多层圆柱壳在薄膜力作用下的临界载荷算式.进行了实例计算,并与国内、外实例的实验值比较,符合得相当好.     

大直径薄壁导管弯曲工艺

通过试验和方案论证，制定了合理的弯管工艺，消除了发动机高压涡轮间隙控制装置空气总管弯曲加工时易出现的皱折，压扁及管壁变薄等缺陷。     

轻金属材料结构制造中的搅拌摩擦焊技术与焊接变形控制（下）

五、轻金属结构制造中的焊接变形控制在轻金属薄壁结构的焊接制造中,板壳构件失稳翘曲变形比其他形式的焊接变形更为严重。尤其是飞行器结构一般多选用厚度不大于4m m的金属板材,如带筋壁板、燃料贮箱等。如图14所示,当板件的厚度小于4m m时,则焊接残余应力所引发的失稳翘曲变形必然会突现,这是因为板件失稳翘曲的临界压应力值陡然降低的结果。北京航空制造工程研究所近20年来着手研究开发了轻金属板壳结构的低应力无变形焊接方法熏其机理属于在焊接过程中主动控制热应变的产生和发展,用预置温度场的全截面热拉伸效应或是用热源-热沉的局域…