防熱層參數(shù)對(duì)金屬隔膜翻轉(zhuǎn)性能的影響

曹 瀟，王親猛，歐陽海寧，周 旋，穆小強(qiáng)

（1.北京工業(yè)大學(xué)，北京100124；2.西安航天動(dòng)力研究所，陜西西安710100）

防熱層參數(shù)對(duì)金屬隔膜翻轉(zhuǎn)性能的影響

曹 瀟1，王親猛1，歐陽海寧1，周 旋1，穆小強(qiáng)2

（1.北京工業(yè)大學(xué)，北京100124；2.西安航天動(dòng)力研究所，陜西西安710100）

當(dāng)金屬隔膜貯箱的增壓氣體為高溫燃?xì)鈺r(shí)，一般在金屬隔膜靠近氣腔一側(cè)表面噴涂防熱層，對(duì)內(nèi)部的液體推進(jìn)劑起到隔熱作用。涂層的存在相應(yīng)地增加了隔膜的厚度和剛度，對(duì)隔膜翻轉(zhuǎn)會(huì)造成一定的影響，以往的研究都忽略了該因素。使用MSC.Marc軟件采用大變形有限元法對(duì)帶防熱層金屬隔膜的翻轉(zhuǎn)過程進(jìn)行仿真分析，研究了防熱層的厚度、彈性模量等參數(shù)對(duì)貯箱隔膜翻轉(zhuǎn)過程的影響，得到了防熱層參數(shù)與翻轉(zhuǎn)的臨界載荷的關(guān)系。

金屬隔膜翻轉(zhuǎn)；防熱層；臨界載荷；有限元法

0 引言

推進(jìn)劑貯箱是空間推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)劑實(shí)行貯存和控制的裝置。隔膜貯箱主要由貯箱殼體和隔膜構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。一定壓力的增壓氣體使隔膜發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到排出推進(jìn)劑的目的。

圖1 推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of propellant tank

貯箱隔膜應(yīng)用的材質(zhì)有不銹鋼、純鋁和純鈦等［1-4］，近年來金屬與非金屬組成的復(fù)合材料也得到了應(yīng)用研究［5］。盡管目的和任務(wù)不同，金屬隔膜大多采用旋轉(zhuǎn)變厚度薄殼結(jié)構(gòu)，在形式上呈現(xiàn)多種化，有三段式隔膜［1-3］、錐柱形隔膜［6］和頂部凹陷隔膜，以及更為復(fù)雜的帶加強(qiáng)筋隔膜和帶波紋結(jié)構(gòu)隔膜［7-8］。

金屬隔膜的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性導(dǎo)致理論上難以得到翻轉(zhuǎn)臨界載荷表達(dá)式，實(shí)踐中多采用試驗(yàn)測(cè)試［1］和數(shù)值仿真的方法進(jìn)行研究。……