摘要：为了研究航天复合材料压力容器内衬与复合材料双层壳体的力学特性,通过优化复合材料网格理论算法,针对钛合金内衬(TC4)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料压力容器进行了应力应变特性分析。以纤维预紧应力为自变量,研究其对内衬/纤维双层壳体在预紧压力、工作压力、验证压力和爆破压力下应力的影响,提出了优化设计的解析解法,指出内衬与复合层力学特性对容器性能的影响机理,为结构设计和同类产品设计提供了计算方法和理论指导。

摘要：为提高航天复合材料压力容器(COPV)性能因子,COPV壳体常采用超薄壁塑性工作金属内衬和高强碳纤维缠绕的双层壳体结构。通过对传统的网格理论进行优化,提出了塑性工作内衬COPV结构静力学计算的算法,联立求解各内压载荷阶段的静力学平衡方程和应变协调方程,对COPV纤维与内衬应力应变进行计算和分析。利用ANSYS有限元软件,根据复合材料层合板理论和内衬弹塑性理论完成了COPV的有限元建模和分析计算,有限元应力分析结果和本算法解析解法计算结果一致。根据本算法对卫星推进系统用COPV进行了结构设计和工程研制,COPV工作压力和爆破压力分别为30MPa和60MPa,COPV鉴定试验结果满足技术要求。结果表明:本算法能够得到塑性工作内衬COPV准确的应力应变解析解,可用于塑性工作内衬COPV的结构设计。

摘要：推进剂贮箱是卫星、飞船推进分系统,用于贮存推进剂的关键平台载荷,为提高航天推进系统与单机整体性能,追踪国外发展趋势,进行了国内外文献调研与分析。针对航天大型复合材料贮箱研制技术,分别从材料选择、结构设计、可靠性设计、制造工艺、鉴定试验与产品标准等方面阐述了技术重点内容。推进剂贮箱技术是设计、材料、工艺、试验等技术的集成技术,随着技术水平提升,推进剂贮箱综合性能也在不断提高。航天推进剂贮箱向复合材料结构、低温贮存、轻重量、高强度、高可靠性、高安全性、长寿命、环境适应性强等方向发展。

摘要：以卫星用超薄钛内衬T1000碳纤维增强复合材料高压气瓶为研究对象,基于各向同性材料弹塑性理论及复合材料层合板理论,建立三维有限元分析模型。通过对比分析金属内衬和复合材料层在不同内压下的位移、应力和应变分布规律,得到了这种气瓶在各承压工况下的力学特性,最后通过压力试验结果验证了有限元模型的准确性。研究结果表明:当内压超过气瓶的工作压力时,复合材料气瓶主要发生轴向变形,且内衬既有弹性变形又有塑性变形,复合材料层始终处于弹性变形。此外,气瓶爆破失效薄弱点在筒体与封头的过渡区域,在不均匀应变的作用下易沿环向发生撕裂而爆破。本文的研究成果可为超薄内衬复合材料高压气瓶的设计、试验等提供参考依据。

摘要：径轴向轧制成形技术是生产大型高品质L形截面无缝环件的理想加工方法。以Deform有限元软件为平台,对L形截面环件径轴向轧制过程进行了数值模拟,揭示了L形截面环件轧制过程中折叠和凹坑缺陷的形成机理。以此为基础,对初始环件尺寸和轧制工艺进行了优化。研究结果表明:初始环件尺寸和轧制速度设计不合理是缺陷出现的主要原因;优化后的初始环件和进给速度能够消除缺陷,使环件的截面形状填充较好。

摘要：为了提高复合材料环形气瓶的循环使用寿命,提出了气瓶钛内衬的结构设计方法。基于复合材料压力容器承载变形特点,提出了长寿命复合材料环形气瓶内衬的设计思路,并初步设计内衬的各部分结构形式;利用ANSYS建立内衬承压过程有限元分析模型,分析了内衬在各承压工况下的力学特性,通过压力试验结果验证了有限元模型的正确性。研究结果表明:当内衬各部分壁厚达到一定程度时,在工作压力下内衬只发生弹性变形,最大应力位于最小径内壁处,内衬的轴向应变远大于环向应变;内衬模拟结果和试验结果吻合较好。

摘要：本文以碘工质电推进贮供系统为研究对象。比较了以往设计方案的优缺点,提出了一种碘贮罐粗调压,Bang-Bang控制器精调压,热节流管精确限流的设计方案。采用AMESim软件对该方案进行了仿真分析,对比了实验数据和模拟结果。研究了热节流管入口压力和热节流管内气态碘温度对输出气态碘流量的影响。分析了Bang-Bang控制器和热节流管的工作特性以及碘贮罐温度对输出气态碘流量的影响。结果表明:在0.2 mg/s-3mg/s的气态碘流量范围内,为实现±10%的控制精度,热节流管入口压力误差需≤±50 Pa或气态碘温度误差需≤±15 K;通过改变Bang-Bang控制器的压力控制上下限能够有效控制热节流管的输出流量,实现气态碘流量在0.2 mg/s-3mg/s的非连续变化,且大部分流量波动在±10%之间。碘贮罐温度变化±5 K时,输出气态碘质量流量误差仍小于±10%。研究结果说明该设计方案可明显降低碘贮罐温度控制难度,提高输出气态碘流量精度。

摘要：为满足空间大轨道转移任务要求,基于电推进系统液氪低温推进剂在轨长期贮存的应用需求,从低温推进剂贮箱壳体材料、贮箱热防护技术、微重力环境下贮箱内气液分离和流体管理等四方面入手,聚焦国内外相关研究进展,总结了关键技术的发展现状,结合氪工质贮存要求进行了分析,旨在为电推进系统液氪贮箱设计提供参考。

摘要：根据静止轨道卫星长期在轨运行对电推进系统大容量贮供单元轻量化需求,开展了大型液氙贮箱轻量化技术研究。针对氙的特性及推进器轻量化需求,给出液氙贮箱的整体结构,对低温液氙贮箱的储存温度和压力进行优化分析,进而在优化后的温度和压力条件下对液氙贮箱的整体结构进行了轻量化研究。结果表明液氙储存质量一定时,随压力的升高贮箱容积减小,总质量增大;随温度升高,贮箱绝热结构质量减小贮箱容积增大,总质量增加。实际设计中需要综合考虑温度和压力的影响,本文以储存4836 kg液氙的电推进器为例,对低温液氙贮箱进行轻量化研究,为液氙的储存技术提供参考。