[发明专利]一种推进剂贮箱裙座安装结构及其制造方法

说明书

本发明提供了一种推进剂贮箱裙座安装结构及其制造方法，它包括金属内衬(1)、缠绕在金属内衬(1)外面的第一复合材料层(2)、缠绕在第一复合材料层(2)外面的第二复合材料层(3)、涂在第二复合材料层(3)外面的环氧树脂胶(4)、与环氧树脂胶(4)胶接的贮箱裙座(5)、缠绕在贮箱裙座(5)外面的第三复合材料层(6)。贮箱通过裙座安装在总装结构上，贮箱裙座(5)采用铝合金或复合材料制成，通过胶接的方式和缠绕的方式固定在贮箱壳体上，承受贮箱轴向、横向过载等力学环境。本发明解决了现有大容积复合材料缠绕壳体贮箱安装结构设计、制造困难、抗力学环境差等问题，提高了贮箱整体结构效率和力学环境适应性。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及本发明涉及一种推进剂贮箱裙座安装结构及其制造方法。

背景技术

随着航天技术的发展，推进系统对推进剂贮箱的轻质化设计要求越来越高。与传统的金属材料贮箱相比，复合材料缠绕贮箱具有重量轻、可靠性高、失效模式安全等诸多优点，国内研制的500多升复合材料缠绕式贮箱已经成功应用于推进系统，但是由于受壳体缠绕结构所限，500多升复合材料缠绕式贮箱的安装方式为下端法兰和上端拉杆安装方式，该种安装方式对总装结构的力学环境适应性要求较高，且限制了应用范围。

力学环境适应性较好且工艺简单的贮箱安装方式为赤道法兰结构，由于该结构赤道法兰需要与贮箱金属壳体一体成型，这限制碳纤维缠绕工艺，且由于贮箱工作时是满载的，轴向和横向过载较大，对贮箱的安装结构的力学环境适应性要求非常高，多次力学环境试验发现，大容积贮箱的安装结构是力学环境的薄弱点，也是推进剂贮箱常见失效模式之一。是影响贮箱可靠性的重要环节。

近年来，随着复合材料技术和缠绕工艺技术的发展，实现了复合材料贮箱壳体与安装裙座的一体化制造技术，即在已经缠绕好的贮箱壳体外面复合上整体成型的金属裙座或复合材料裙座，但目前现有技术中的这种安装结构及方法存在安装面结构强度低、承载能力差的缺点，不能适应结构重量大、力学环境恶劣的安装要求。同时，该项技术应用仅限于固体火箭的贮箱结构(环境载荷相对较小)，未见在上面级液体贮箱上的应用。

发明内容

针对复合材料缠绕贮箱安装方式单一，力学环境适应性差的难题，本发明的目的是提供一种推进剂贮箱裙座安装结构及其制造方法。

第一方面，根据本发明提供的一种推进剂贮箱裙座安装结构，包括由内至外依次设置的金属内衬、第一复合材料层、第二复合材料层和贮箱裙座，所述第二复合材料层与贮箱裙座之间通过环氧树脂胶进行连接，在所述第二复合材料层和贮箱裙座的外侧设置有第三复合材料层。

优选地，所述第一复合材料层缠绕设置在金属内衬外侧，所述第二复合材料层缠绕设置在第一复合材料层外侧，所述第三复合材料层缠绕设置在第二复合材料层、贮箱裙座的外侧。

优选地，所述金属内衬的材质为铝合金材料或钛合金材料，所述金属内衬的直径为1200～1350mm。

优选地，所述贮箱裙座的材质为铝合金材料或复合材料，所述复合材料采用碳纤维铺层结构。

优选地，所述贮箱裙座上设置有若干环绕金属内衬均匀分布的安装支耳，所述安装支耳的耳片所在圆环的外径为1300～1450mm；

相邻耳片之间设置有减重槽圆弧，所述减重槽圆弧由圆弧部分和直线部分组成，其中，圆弧部分所在圆的半径为25～35mm，由圆弧所在圆的圆心至耳片底端的距离为100～120mm，由直线部分的延长线构成的角度为30°；

所述安装支耳的耳片的壁厚为4～6mm。

优选地，在安装支耳的耳片上设置有安装孔，所述安装孔的孔径为19～25mm。

优选地，所述第二复合材料层的高度为160～220mm，第二复合材料层包括与贮箱体母线平行的部分和与贮箱体母线具有倾角的部分，所述倾角为4～6°。