大温差隔热共底在运载贮箱中的应用研究.pdf

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1、第33卷2016年增刊上海AEROSPACE航天SHANGHAI43文章编号：1006—1630(2016)Sl一0043—07大温差隔热共底在运载贮箱中的应用研究李茂，韩涵，唐杰，顾铖璋，顾远之(上海宇航系统工程研究所，上海201109)摘要：针对提升运载能力、满足200K大温差隔热及低温承栽的要求，对金属面板变厚度聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层共底贮箱结构设计进行了研究。比较了PMI泡沫和玻璃钢蜂窝夹芯性能并确定夹层使用材料，对夹层共底的构型、面板厚度和PMI泡沫厚度进行了优化设计。用Abaqus软件

2、建立了数学仿真模型，在飞行最严酷等7种工况下对共底贮箱的力学性能进行了仿真，发现不同低温工况的应力云图相似。对共底贮箱进行了低温静力试验，各种工况夹层共底上下面板实测应力数据与理论值吻合良好，煤油箱最低温度15．2℃，隔热性能满足煤油温度大于一lo℃的隔热指标要求。设计的PMI泡沫夹层共底贮箱结构实现了200K大温差的有效隔热和低温双向承载功能，且简化了发射场工作流程。关键词：贮箱；夹层共底；大温差；低温承栽；聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；面板厚度；泡沫厚度中图分类号：V421．3文献标志码：ADOI：10．1932

3、8／j．cnki．1006一1630．2016．s1．008ApplicationofPMIFoamCoredSandwichBulkheadTankinLaunchVehicleLIMao，HANHan，TANGJie，GUCheng—zhang，GUYuan-zhi(AerospaceSystemEngineeringShanghai，Shanghai201109，China)Abstract：APMIfoamcoredsandwichbulkheadtankwasdesignedtOmeetthedem

4、andsofcarryingcapacityincrement，thermalinsulationof200Ktemperaturerangeandbearingcapacityinthispaper．ThematerialperformanceofPMIfoamandFRPhoneycombcorehadbeencomparedandthePMIfoamwasadoptedinthedesign．Theconfiguration，skinthicknessandPMIfoamcorethicknessoft

5、hesandwichbulkheadhadbeendesignedandoptimized．TheAbaqussoftwarehadbeenusedtosimulatethedistributionofstressesofthesandwichstructureunder7conditions．Itwasfoundthatthesimulationresultsofthe7conditionsweresimilar．Thestatictestwascarriedonforthetankdesigned．The

6、goodagreementhadbeenachievedinthecomparisonbetweenthenumericalsimulationandexperimentresult．Thelowesttemperatureofthekerosenetankwas15．2℃，andtherequirementthatthekerosenetemperatureshouldbehigherthan一10℃wouldmeet．ThePMIfoamcoredsandwichbulkheadtankdesigneda

7、chievedthefunctionsofthermalinsulationof200Ktemperaturerangeandbearingcapacityundercryogenicconditions。andsimplifiedtheoperationinthelaunchingsite．Keywords：Tank；Sandwichbulkhead；Hugetemperaturerange；Bearingcapacityundercryogenicconditions；Polymethacrylimide

8、foams；Skinthickness；PMIfoamcorethickness0引言对运载器贮箱结构，承力式共底贮箱是一种结构效率较高的理想布局方案阻引。采用共底结构，一可缩短整个运载器的长度，改善运载器的长细比，二能取消氧化剂贮箱与燃料剂贮箱间的箱间段，减收稿日期：2016—04一10；修回日期：2016-04—25作者简介：李茂(1986一)。男，工程师，主要研究方向为航天器结构设计。轻结构重