SLS芯级制造最新进展

正NASA的米丘德装配厂正在开展航天发射系统(SLS)芯级5个部段的制造工作。目前,首飞任务所使用的前裙、箱间段和发动机舱段已建造完毕。NASA、波音和材料领域专家已对贮箱焊接置信件展开详细评审,为液氢贮箱和液氧贮箱确定了新的焊接参数。液氢贮箱将采用自持式搅拌摩擦焊,而SLS液氢贮箱则是这种焊接工艺所加工过的厚度最大的部件。     

搅拌摩擦焊接在运载火箭上的应用

搅拌摩擦焊接是一种新的焊接方法，适合于焊接长的对接、搭接焊缝。用该方法焊接运载火箭铝合金贮箱，具有焊接变形小、质量高和成本低的特点，美国是第1个应用该方法焊接运载火箭贮箱，解决批量生产问题的国家。本文对该方法在铝合金焊接上的应用及现状等进行了介绍。     

低温贮箱及铝锂合金的应用

从贮箱结构方案和材料应用两个方面对新型低温贮箱技术进行了论述。提出了运载火箱低温贮箱的几种总体布局方案和结构形式；明确指出新型低温贮箱的主体结构材料应立足于先进的铝锂合金。在制造工艺方面，提出了需重点开展研究工作的两项关键控制技术，成形技术和焊接技术。     

液氢液氧火箭贮箱用高强度铝合金及其焊接接头的机械性能

在液氢液氧火箭改进贮箱系统的研制中,很重要的研究课题之一是选择材料和焊接工艺方法。尤其是贮箱材料,在-253℃的液氢温度要求它必须具有良好的机械性能及焊接性能。过去都用铝合金,奥氏体不锈钢及钛合金作贮箱材料,其中,2014-T6铝合金在美国液氢液氧火箭的实际应用中获得了很好的效果。因此,这里就2014-T6薄板及2219-T87铝合金锻件作贮箱壳体和Y形环材料的应用的可能性问题分别进行讨论,并在室温至-269℃的液氦温度的不同温度下,对于母材和直流正极惰性气体保护钨弧焊(DCSP-TIG)接头进行了拉伸试验及缺口拉伸试验。试验结果表明,2014-T6薄板和2014/2319焊接接头的超低温机械性能及缺口韧性都很好,作液氢液氧火箭贮箱材料完全适合。此外,还提出了一种按断裂韧性值设计的先进接头的方法。     

空射型巡航导弹铸造燃料箱的研制和质量鉴定

空射型巡航导弹的燃料贮箱是弹上最大的部件,它由四个A357铝合金铸件组合而成。这些铸件可以代替机加工部件和焊接结构,而不影响导弹的使用寿命或其它重要性能。铝浇铸到由砂芯和金属冷铁组成的铸模内,使铸件具有很高的机械性能。铸件经过肉眼检查、荧光渗透探伤和X射线透视。贮箱装配件的氦泄漏试验确认贮箱在加注燃料后十年内的泄漏近于零。     

MX第四级推进剂贮箱

本文介绍了推进剂贮箱的一种先进的设计方案。贮箱是根据洛克韦尔国际公司洛克达因分公司MX第四级推进系统的需要而制造和试验的。根据签订的合同,贝尔航宇公司特克斯特朗分公司负责制造贮箱,而阿德公司则负责向贝尔公司提供挤压装置。文章介绍了阿德公司研制的用环加强的不锈钢挤压膜片这种先进方案的历史背景和发展概况,还论述了膜片的设计、制造方法以及直至目前所进行的试验。推进剂贮箱是一个全焊接A286不锈钢球锥壳,在其内部焊有膜片。这种球锥壳的特点是用板料强力旋压成形。膜片的厚度由化铣保证。这种设计特性和制造方法可以保证得到高效和可靠的推进剂贮箱。     

航天运载器贮箱结构材料工艺研究

美国运载火箭低温料燃料贮箱材料２０１４,２２１９都是３５年以前设计的,材料已经过时。用新的２１９５超高强度锂合金成功地制造了航天飞机大型ＬＨ２、ＬＯ２贮箱,减轻重量３４０５ｋｇ。论述了美国Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ０４９系列超高强度铝锂合金迅速发展的研制特点,材料的力学性能,设计要求,主要结构的成型工艺和焊接工艺。     

复合材料低温贮箱的开发与应用

讨论了运载器用复合材料低温贮箱工作要求,详细描述了液氢、液氧贮箱、双叶贮箱、半保角贮箱等复合材料贮箱及推进系统其它部件（如燃料供给管、盖板、二次增压贮箱）等的开发与试验。     

新一代运载火箭贮箱焊接工艺评价的概念及应用

2219铝合金作为新一代运载火箭贮箱的新材料,为焊接新技术的应用提供了契机,而新技术、新工艺在采用之前要充分论证应用该技术的可行程度.研究了焊接工艺评价的概念、定位及应用,提出了焊接工艺评价的5个方面、16个要素及40个子要素.     

高温气体增压对液氧贮箱壁面温度影响研究

新一代运载火箭液氧贮箱普遍采用高温氦气增压方案,高温气体进入液氧贮箱后对贮箱壁面进行加热,贮箱壁面温度的升高会引起材料机械性能变化而影响贮箱壁厚的设计参数,进而影响到全箭性能。通过研究,提出一种分析高温气体增压下液氧贮箱壁温的一维分布参数模型,使用该模型的计算结果与试验结果吻合良好。以此模型为基础,对影响贮箱壁温的3个主要因素进行分析。     

流固耦合作用下某双层结构燃料贮箱动力学特性分析

为了研究某姿控发动机双层结构燃料贮箱在升空过程中振动冲击对贮箱的影响,利用流固耦合理论对空载和充液两种条件下的贮箱进行了模态分析、频率响应分析和冲击响应分析。计算出了两种条件下贮箱的模态频率、模态振型;获得了两种条件下贮箱的频率响应特性;得到了两种条件下贮箱冲击响应曲线。     

航天飞机外贮箱的焊接

马丁·马尔塔公司目前正在履行在新奥尔良州航宇局米楚德装配厂设计和制造航天飞机外贮箱的合同。最初合同要求在米楚德装配厂制造3个地面试验产品和6个飞行产品以及设计和制造装配用的工装。这项工作是由亚拉巴马州航宇局马歇尔空间飞行中心根据NAS8-30300合同提出来的。题为“航天飞机外贮箱制造用硬工装”的前一篇文章发表于1977年12月焊接杂志上。     

液体火箭液氧贮箱增压与结构耦合分析

一部分增压气体带入的能量通过与壁面热交换传递给贮箱壁面,传热过程快慢与增压气体流场和贮箱结构密切相关,而贮箱增压计算与结构设计分开进行,造成设计过程繁琐且周期较长,因此贮箱增压与结构耦合分析对于贮箱的设计具有重要意义。从现有文献来看,研究人员主要采用零维整体模型与一维分层模型分析增压过程,但以上两种模型仍存在不能展示箱内物理量的径向及局部分布等缺点,造成增压计算与结构耦合分析难以开展,计算流体力学技术将弥补这方面的不足。本文基于VOF（Volume of Fluid）方法建立了液氧贮箱的二维轴对称非稳态模型,对贮箱增压过程进行了数值模拟,固壁区的传热采用热阻试算法计算,通过与贮箱遥测数据进行比对,验证了模型的正确性。模型计算得到了气枕压力、和贮箱壁面温度的变化规律,并对壁面厚度和温度、增压气体温度和流量及其之间的作用规律进行了优化分析,结果显示增压气体温度、流量、壁面温度与厚度有强烈的耦合关系,结论可为贮箱结构设计提供理论依据。     

可重复使用的轻重量低温推进剂贮箱设计的分析研究

可完全重复使用的运载火箭及在大气层中超高音速飞行的决定性技术是研制可重复使用的轻飞行重量的低温推进剂贮箱。本文介绍了对三种低温贮箱结构方案的研究分析结果(每种结构都悬挂在一个碳-碳航空壳结构中)。第一种贮箱方案是蜂窝夹芯结构,夹芯中间保持真空进行绝热。第二种贮箱方案是整体加强蒙皮结构,采用低密度的、密封槽式低温泡沫进行绝热。第三种贮箱方案是非加强蒙皮结构,采用和第二种方案相同的泡沫绝热。评估了各种设计参数对贮箱重量的影响。贮箱结构主要根据气垫压力、液体静压力和空气惯性载荷的要求来确定。但也要考虑与推进剂的兼容性、断裂力学、热应力、最小蒙皮厚度约束条件及极限温度。本文还介绍了一些设计曲线,这些设计曲线反映了几种不同的设计参数对贮箱壁厚度的影响。利用这些设计曲线作为基本运载火箭可重复使用的轻飞行重量低温贮箱结构的分析工具。分析结果表明,压力稳定的、非加强蒙皮的、极限温度为400℉低温绝热铝贮箱,对于大多数的设计条件来说其重量是最小的。     

运载火箭推进剂贮箱安全系数的选取

通过对推进剂贮箱的结构及其设计方法的分析,阐明推进剂贮箱适合弹性失效模式和常规设计方法,即安全系数法.对安全系数的性质、选取方法、取值的大小及其影响做分析,为贮箱设计选取安全系数提供参考.     

运载火箭贮箱箱底自动焊接系统

运载火箭贮箱箱底炎为椭球接焊结构，实现自动焊接难度较大。因此过去常采用手工焊接。本文扼要地叙述了箱底自焊接系统的构成及技术特点，此系统由数控主机、焊接自动控制装置、焊接机头等组成。数控主机用于保证箱底纵、环焊缝焊速恒定并使焊接点始终处于平焊。焊接自动控制装置采用微机实现焊接过程控制，完成引弧，焊接，熄弧控制及弧压自动调节和焊缝自动跟踪。此外，该系统在焊接机头上装有工业电视装置用来监视焊接过程。     

土星结构材料

一、概况 1.土星Ⅰ第一级是由9个贮箱组合而成。采用的材料均为5456-H343铝合金。中央贮箱的直径为105时,周围8个贮箱的直径分别为70时,四个内箱和中央贮箱都装载液氧,四个外箱装载煤油(RP-1)。第一级有8台H-1发动机,总推力为1.5百万磅。第二级(S-Ⅳ)为氢氧级,装有6台RL-10发动机(普拉特·惠特尼公司研制),设计推力为9万磅。贮箱直径约18呎,长41呎,结构材料采用2014-T6铝合金。     

航天飞机的新型贮箱完成试验

航天飞机的新型贮箱完成试验航天飞机的新型超轻型外贮箱于１９９６年９月５日在马歇尔航天飞行中心成功地完成了试验。这种贮箱可使航天飞机在向轨道运送国际航天站组件时运载能力增加３４００ｋｇ。该贮箱是由洛克希德·马丁公司的载人航天系统分公司设计和生产的，其所...     

新型复合材料液氧贮箱试验成功

NASA和洛克希德 -马丁公司共同研制了一种新型的、与液氧相容的复合材料制成的缩比尺寸低温贮箱 ,并成功地对其进行了首次试验。洛克希德 -马丁公司负责设计和制造复合材料液氧贮箱 ,NASA在阿拉巴马 Huntsville马歇尔航天飞行中心对其进行了试验。复合材料液氧贮箱在液氧中成功地完成了初阶段的防漏试验。试验时 ,复合材料液氧贮箱承受了相当于运载火箭上的液氧贮箱所经受的温度和压力环境。该贮箱还将在马歇尔飞行中心经受寿命周期试验来验证其执行飞行任务的能力。NASA复合材料性能研制中心的计划经理 MichaelPhipps说 :这标志着航…     

H-1运载火箭液氢/液氧贮箱的研制试验

H-1是日本的一种未来运载火箭,能把重约550公斤的有效载荷送入同步轨道。宇宙开发事业团目前正在集中力量加紧H-1运载火箭的最后研究工作。H-1运载火箭具有高运载能力是由于采用了新近研制的第二级液氢/液氧推进系统。第二级推进系统由一个贮箱和一台发动机组成。贮箱直径2.5米,长5.7米,能贮存8.7吨推进剂。贮箱为整体结构,用共底把前部的液氢箱和后部的液氧箱隔开。外表面用2219铝合金制造,涂有聚胺脂泡沫绝热层。共底由玻璃纤维增强塑料蜂窝夹芯和铝合金板制成。贮箱研制中最关键的项目是共底,因此,采用低温结构试验来验证共底结构的完整性。整个贮箱的结构完整性是通过缩比贮箱的低温结构试验和原型箱的室温结构试验来验证的。