伴随着天龙二号火箭首飞成功,火箭姿轨控动力系统全铝合金表面张力贮箱完成了飞行验证,这是我国首款全铝合金表面张力贮箱,也是全球铝合金表张力贮箱的首次飞行。全铝合金表面张力贮箱较常规钛合金表面张力贮箱在成本和生产周期上具有显著优势,作为系统核心组件,在满足长期预包装贮存、多次在轨起动系统功能的同时,使整个动力系统成本降低40%、生产周期缩短50%,为降低运载火箭制造成本,实现批产化、规模化的探索做出了贡献。
天龙二号铝合金表面张力贮箱
表面张力贮箱因具备良好的推进剂相容性和密封性,可实现长期加注贮存推进剂,可多次重复使用,在导弹武器、运载器、航天器、卫星动力系统等领域得到了广泛应用。传统的表面张力贮箱为钛合金表面张力贮箱,其结构相对复杂,研制周期长、材料成本和加工成本高,制约其在商业航天领域的大批量生产和应用。
全铝合金表面张力贮箱面临着两项关键技术的挑战:
一是高可靠性铝合金管理装置(PMD)的结构设计技术,铝合金的弹性模量只有钛合金TC4的63%,抗拉强度只有TC4的40%,如何实现PMD结构对液固耦合振动力学环境的适应性,对PMD的设计来讲是一个巨大的挑战;
二是PMD中铝-不锈钢网异种金属焊接技术,由于铝、不锈钢网的熔点差异达600℃左右,很难采用传统工艺实现其有效、可靠焊接,是业内公认的技术难题。
在应用需求和挑战的背景下,天兵科技经过自主摸索和创新、多轮设计-工艺联合迭代优化、大量设计仿真、工艺试验和力学环境试验等工作,攻克了铝合金表面张力贮箱研制的两大技术难题,成功研发的国内首款铝合金表面张力贮箱应用在天龙二号三级动力系统上,获得首次飞行试验成功。
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