大直径铝合金双曲率薄壁件拉深成形技术

为提高运载火箭贮箱的研制效率,利用有限元仿真技术对某运载火箭贮箱瓜瓣零件的成形工艺进行研究。采取理论分析、数值模拟等手段,分析了压边力、压边形式、压延筋、模具间隙等工艺参数对瓜瓣零件成形的影响,对拉深模结构形式及其工艺参数进行优化。结果表明:采用"双曲面+单拉延筋"设计,当模具间隙设为18 mm时,成形零件的最大减薄率在10%以内,满足设计指标要求。     

火箭贮箱箱底瓜瓣拉深成形数值模拟

基于钣金成形仿真软件,数值模拟了火箭贮箱箱底瓜瓣零件的拉深成形,对瓜瓣拉深模具的拉延筋结构和压边力进行了优化,获得了半圆截面等效拉延筋结构的参数最优组合。     

L2—M板材冲压变形量与中间退火工艺关系的探讨

结合大型环状件的冲压中间退火,研究了L2-M(含0.026%钛)纯铝板材在不同退火温度下的临界变形。研究发现退火温度对L2-M纯铝临界变形(ε_cr)的影响较为显著,因此提出对变形量较小的冲压工件的中间退火可采用调整其温度,提高临界变形量的方法避开临界变形下退火。同时还研究了预拉伸变形17%的试样,在350℃下不同保温时间退火后其再结晶及加工硬化消除情况,试验得出在再结晶出现前加工硬化基本消除。因此对变形量较大的或存在强烈局部变形的工件,只要合理地选择工艺参数,采用再结晶孕育期内退火代替再结晶退火是必要的,对小变形量的冲压工件亦可采用。     

低温贮箱环缝焊接工艺

通过研制、改进焊接工装 ,完善装配、焊接工艺 ,基本上解决了低温贮箱装配错位和对合间隙不均匀问题 ,提高了焊缝一次交检合格率 ,大大减少了贮箱焊接后的变形量 ,提高了贮箱环焊缝的质量和可靠性。     

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。     

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。     

Mg-Li-Al-Zr合金高温拉伸性能及断裂特征

研究了Mg-Li-Al-Zr合金板材在293K～423K时的高温拉伸性能和断裂特征。结果表明,合金在不同温度拉伸后晶粒度及合金相组成并无明显变化,通过XRD分析,合金主要由βLi,Al12Mg17,AlZr2相组成。对断口附近进行SEM和EDS分析表明,合金室温变形时断裂方式为沿晶断裂,高温变形时为穿晶断裂。     

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。     

厚度梯度对钛制椭球形膜片翻转性能的影响分析

金属膜片是推进剂贮箱的重要组成部件。为研究椭球形金属膜片式贮箱的膜片翻转特性,通过MSC.marc软件,采用大变形弹塑性有限元法对不同厚度膜片的翻转过程进行仿真。结果表明:膜片采取适当的渐变厚度设计可修复翻转过程中的不对称变形,厚度梯度变化会影响膜片翻转压差与膜片型面的稳定性。     

防热层参数对金属隔膜翻转性能的影响

当金属隔膜贮箱的增压气体为高温燃气时,一般在金属隔膜靠近气腔一侧表面喷涂防热层,对内部的液体推进剂起到隔热作用.涂层的存在相应地增加了隔膜的厚度和刚度,对隔膜翻转会造成一定的影响,以往的研究都忽略了该因素.使用MSC.Marc软件采用大变形有限元法对带防热层金属隔膜的翻转过程进行仿真分析,研究了防热层的厚度、弹性模量等参数对贮箱隔膜翻转过程的影响,得到了防热层参数与翻转的临界载荷的关系.     

基于气体注入法的高精度推进剂剩余量测量方法

在载人月球探测任务中,为准确预测携带大量推进剂航天器的质量特性和在轨寿命以便进行飞行任务规划和控制,需要精确测量低重力条件下航天器推进剂剩余质量。文章对基于气体注入法的航天器贮箱推进剂剩余量测量精度和关键影响因素进行了仿真研究,研究结果表明:随着航天器贮箱中推进剂剩余量的不断减少,气体注入法测量精度不断降低;测量实施过程中贮箱压力值变化幅度越大,测量精度越高;测量精度受测量系统温度传感器精度影响相对较小,受测量系统压力传感器精度影响较大,呈近似线性相关;基于气体注入法的高精度推进剂剩余量测量方法,可通过选用高精度压力传感器和增大测量实施过程中贮箱压力值变化幅度实现。     

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.     

推进剂加注后末修贮箱压力变化机理

利用推进剂加注前、后及发动机待机过程中末修贮箱的温度、压力参数,结合国外资料给出的15℃时N2O4推进剂中氮气溶解度曲线,确定了加注过程中的氮气溶解量,给出了氮气分压初值,用迭代方法计算出推进剂贮箱在任一温度下的压力,为判断贮箱泄漏提供了有效手段.     

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。     

一种新型的橡塑复合半膜贮箱

橡塑复合半膜贮箱是为延长姿控发动机加注贮存期而研制的单组元推进剂贮箱。壳体采用钛合金材料,半膜采用双层复合形式,内层的氟塑料半膜与推进剂接触,外层的橡胶半膜对氟塑料半膜起保护作用。该贮箱利用钛合金及氟塑料对DT-3推进剂催化分解速率小的特性来实现长期加注贮存,加注贮存期可达5～10年。研制中,主要解决了橡塑复合半膜的粘合、复合半膜与推进剂的长期相容、赤道圆焊缝焊接时对复合半膜的热影响等关键技术问题,在液、气腔防堵防漏方面采取了独到的措施。三台试制贮箱已通过了各种力学环境试验及性能试验的考核。该贮箱可大大提高导弹的机动性、降低使用维护要求和全寿命周期成本。     

Ⅱ级贮箱试验件的焊接与矫形

Ⅱ级贮箱采用薄壁焊接结构,分布有六个法兰盘环形焊缝和三条纵向焊缝,对确保尺寸精度和形状精度起重要作用,因而相应地提高了技术要求。利用逐点挤压矫形法延展焊缝使之与焊缝收缩相抵消以消除变形。工艺参数的选择得当与否,对矫形有显著效果,而且在矫形的同时可改善焊接头的残余应力状态。     

阿里安5的EPS上面级

本文描述了阿里安5的上面级EPS的技术要求、结构和未来的潜在用途。EPS上面级的主要设计特点是可容纳7200kg可贮推进剂(四氧化二氮/一甲基肼)的4个贮箱和一个推力为27.5kN的可以多次起动的发动机。EPS方案也将适用于阿里安转移飞行器(ATV)和使神号计划。     

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。     

LD10高强度铝合金薄板的焊接

LD10是一种热处理可强化的高强度铝合金,其薄板是运载火箭推进剂贮箱常用的材料,这种薄板焊接后变形量大,热裂纹倾向性大,易产生过烧,构件焊接后质量不易保证,本文从工艺角度出发就如何控制变形和避免裂纹产生作一介绍.     

“能源号”运载火箭芯级贮箱装配焊接特点

"能源号"运载火箭芯级贮箱直径8m,材料为热处理强化铝合金1201。在装配焊接时具有以下三个特点:a.焊接方法的选择遵循可靠和经济原则:芯级贮箱