顶部凹陷贮箱膜片典型结构特征优化实现

用正交法表数值研究了顶部凹陷区域直径与深度及膜片厚度典型结构特征对膜片翻转行为的影响,获得膜片在不同结构特征时的屈曲与后屈曲状态。研究发现:膜片翻转效率及屈曲载荷随厚度增加而提高,顶部凹陷直径对膜片翻转效率及屈曲载荷的影响显著,深度仅影响屈曲载荷;膜片后屈曲阶段均出现平台效应,翻转稳定,说明顶部凹陷结构膜片利于完成推进剂的管理与控制功能。由屈曲载荷与翻转效率,得到了凹陷直径与深度及膜片厚度优化选择范围。

推进系统并联贮箱均衡排放性能及其控制措施

推进系统在工作过程中,贮箱排放的不均衡性将引起飞行器质心偏移,产生干扰力矩。对空间推进系统并联工作的金属膜片贮箱均衡排放的影响因素进行了分析,结合均衡排放的控制措施对某型号推进系统工作过程中的排放不均衡量进行了预计,并与飞行试验结果进行了比对。飞行试验结果表明控制措施可行、有效。

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。

推进剂贮箱用柱形金属隔膜设计优化与试验研究

为解决现有柱形贮箱使用的各类推进剂贮存管理装置的不足,打破金属隔膜式装置的传统结构形式限制,提出了新型柱形金属隔膜。介绍了其结构组成和工作原理,根据其工作特点对隔膜型面开展参数设计,再采用有限元模拟方法对隔膜壁厚分布进行仿真优化,并生产隔膜试验件进行排放试验验证。结果表明:新型柱形隔膜膨胀变形平顺规律未失效,排放效率和排放压差均可接受,为其在柱形贮箱中的工程化应用提供了技术支持和数据支撑。

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。

末子级并联贮箱均衡输送对入轨精度影响研究

对液体运载火箭末子级并联贮箱推进剂输送不均衡量影响卫星入轨精度进行了研究。建立了均衡输送模型和星箭分离齿轮啮合模型,给出了质心横移计算公式。分析发现质心横移会因出现横向控制力矩而导致轨道倾角产生偏差,并对用弹簧分离实现的星箭分离形成干扰力矩而影响分离精度。以新一代运载火箭末子级为例,计算了不同膜片翻转压力偏差的输送不均衡量、质心横移量和卫星入轨精度偏差。结果发现:为满足卫星入轨精度,需控制金属膜片翻转压力偏差小于0.015MPa。翻转试验结果验证了此结论。

锥角对锥柱形贮箱金属膜片翻转行为的影响

该文针对锥柱形贮箱膜片,选取不同的金属材料（纯钛、304L不锈钢、铝）,系统研究了锥角为8°~12°时,金属贮箱膜片翻转过程中出现的结构屈曲和后屈曲状态,这一过程涉及材料与几何非线性。膜片在翻转过程中,当载荷增加至结构的临界载荷时,结构的切线刚度趋于零,传统的Newton-Raphson法难以追踪后屈曲平衡路径,通过弧长法,准确求解了结构的后屈曲平衡状态。数值计算得出：锥角对不同材质膜片的翻转行为的影响,304L不锈钢最显著,纯钛次之,铝最不显著;结构屈曲载荷及后屈曲状态时膜片的承载能力均随锥角的增加而减小;10°锥角为最优解,这一角度兼顾了膜片内部容积和翻转效率这两个因素。

径厚比对锥柱形金属膜片屈曲和后屈曲状态的影响

通过有限元方法研究了半径及径厚比对锥柱形金属膜片翻转过程的影响,并选取典型的半径及径厚比样本点对分析结论进行了数值验证.研究结果表明:膜片半径太小或太大均表现出一定的尺寸效应,小半径膜片的尺寸效应更显著;半径为203～403mm的膜片其屈曲和后屈曲状态表现出明显的一致性;对于确定半径的膜片,径厚比太大,膜片承载能力太小而导致翻转效率较低,径厚比太小,膜片屈曲载荷呈指数级显著增加而不易翻转,径厚比为160～400的膜片其翻转效率较好,并且后屈曲状态表现出一致性;选取典型的样本点对结论进行了数值验证,一致性较好.