航天器仪器舱结构设计放热设计

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结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
生产定型
该阶段的主要任务:对产品的批量生产条件进行全面考核 确认内容: 1. 符合批量生产的标准 2. 稳定质量、提高可靠性 生产阶段的初期,应先经过小批量的试生产,待产品的 生产质量稳定之后,通过生产定型,转入批量生产。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
航天器仪器舱结构设计放热设计
航天器仪器舱结构设计
目录
CONTENTS
1 仪器舱概述 2 总体设计 3 构型设计 4 壳体设计 5 舱口设计 6 零部件设计 7 绝热设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
成员介绍和分工
宗旭 王浩 马浩 郭猛 韩成龙 张波涛 於希乔
国防科大航天学院 中国航天十一院 国防科大航天学院 航天员训练中心
这种结构是由几块通过机械加工铣切或化学铣切成形的壁板弯曲后焊接而成 的。舱体内表面有纵向和横向加强筋,分别起桁条和框的作用。在受集中力较大处 或开口周围布置了较强的加强筋。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •整体式结构——铸造结构、焊接结构
如图所示是铸造整体结构。为保持外表面的质量和尺寸精度,常对外表面和 两端连接处进行机械加工。这种结构适合于各种中等直径的舱段。
设计内容
结构形式选择及其原则 结构材料选择及其原则 结构制造工艺原则选择及其原则
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构材料选择及其原则
导弹的结构材料是导弹结构设计必需的物质基础。先进的结构设计必需要 先进结构材料的支持。采用先进的材料对减轻导弹质量,提高导弹结构工艺性, 提高导弹的性能起着至关重要的作用。因此,要成功地完成导弹结构设计,必 须对现代导弹结构材料性能、特点、最新成果、应用情况及发展趋势有全面的 了解。本节仅介绍导弹结构材料的现状和选用原则,为弹体结构设计提供相关 的材料科学基础。
设计内容
结构形式选择及其原则
•整体式结构 整体结构是将蒙皮和骨架(梁、框、桁条)元件加工成一体的结构形式。这
种结构形式除了具有半硬壳式结构的优点外,还具有强度、刚度好,结构整体性好, 装配工作量少,外形质量高等优点。这种结构受到加工条件限制,主要用于直径不 大的战术导弹舱体。
整体结构舱段具体形式主要有:机械加工圆筒结构、铸造结构、机械加工或化 铣板材焊接结构、旋压壳体结构等。
硬壳式 半硬壳式
桁条式 梁式、桁梁式
弹身结构形式
机械加工结构 整体结构 铸造结构、焊接结构
施压结构 构架式结构
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
•硬壳式结构
1-蒙皮;2-隔框
这种结构的特点是没有纵向加强元件,整个舱段仅由蒙皮和隔框组成,蒙皮 较厚,属于厚壁筒壳。这种结构的构造简单,装配工作量少,气动外形好,容易保 证舱段的密封,有效容积大,由于蒙皮较厚结构具有较大抗扭刚度。缺点是承受纵 向集中力的能力较弱,因蒙皮承受弯矩而利用率不高,不宜开舱口,若必须开口, 一般均应采用受力式口盖以补偿挖去的蒙皮。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
试样阶段
目的:通过飞行试验检查样机的研制工作 。 主要工作:进行总体和分系统试样设计,进行模样弹 (助推弹)、自控弹、自导弹等试样试制,完成各种状 态试样的地面试验和飞行试验。 结束标志:完成研制性飞行试验,并达到飞行试验大纲 的要求,编写飞行试验结果分析报告,提出型号设计定 型技术状态,提出定型申请报告。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •梁式结构
1-蒙皮; 2-梁;3-隔框
这种结构中,梁是承受轴向力和弯矩的主要受力元件。优点是可以承受较大 的集中轴向力,并且可以在梁间开大舱口,缺点是蒙皮的材料不易充分利用。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •桁梁式结构
1-桁条; 2-蒙皮;3-隔框;4-桁梁
这种结构是梁式和桁条式的折中结构,由较弱的梁(桁梁)和桁条、蒙皮、隔 框组合而成,轴向力和弯矩主要由梁和桁条共同承受,蒙皮只承受剪力和扭矩。其 特点是便于桁梁之间开舱口,能充分发挥各构件的承载能力,结构质量较轻。适用 于大型弹身。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
•整体式结构——施压结构
旋压结构是通过金属旋压加工方法形成的舱体结构。 旋压结构舱体:内旋压舱、外旋压舱。
1)内旋压舱
a.内旋压舱体结构的优点
舱段整体性好 强度刚度大 气动性能好 工装通用性好
b. 内旋舱体结构特点
1. 舱内可布置(旋出)若干环形框(包括端框) 2. 采用薄蒙皮 3. 成件可组合安装
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
•整体式结构——施压结构
旋压结构是通过金属旋压加工方法形成的舱体结构。 旋压结构舱体:内旋压舱、外旋压舱。 1)内旋压舱
c. 内旋压舱的尺寸精度
一般中等直径舱体,直径偏差可控制在 0.2mm 以内,蒙皮偏差可控制在 0.15mm以内。
结构设计方法
➢ 单级火箭 ✓ 火箭上部 ✓ 火箭中部 ✓ 火箭下部
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱设计特点
外形复杂 • 原因:所连接的弹头与发动机往往直径不一致 • 困难:空间利用受到限制,结构协调问题多,给设计与制
造带来一定的难度
承载复杂
• 原因:载荷类型多,静载荷(轴压、弯矩、外压、集中力
等)和动载荷(振动、冲击等)
✓连接舱段与舱段的作用 ✓承受载荷作用 ✓作为通道散热等特殊作用
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱基本要求
➢仪器舱部段结构应具有足够的强度与刚度,以便在各种静载荷和动载荷作 用下不破坏,并减少对舱内设备安装精度的影响
➢舱内有效空间大,便于安装大小不一、形状各异的多种仪器设备,并保证 设备安装后的结构协调性
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •整体式结构——机械加工圆筒结构
这种结构一般是由厚壁管材作为毛坯,经过机械加工而成。在空-空导弹、反 坦克导弹、小型地-空导弹上主要采用这种结构。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •整体式结构——机械加工或化铣板材焊接结构
中国航天六院 中国航天六院
结构仿真与设计 航空宇航科学 发动机结构完整性 航天服工程
成员分工、汇总、概述 仪器舱总体设计 仪器舱壳体设计 仪器舱零部件设计
航空宇航科学 航空宇航科学
仪器舱舱口设计 仪器舱防热设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
火箭/导弹组成介绍
有效载荷 仪器舱 推进剂储箱 输送系统元件 级间段 发动机架 尾段
仪器舱总体设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
技术要求
结构设计必须综合考虑总体设计、气动、工艺、使用、经济性等多方面的因 素。虽然飞行器各部件功用不同,设计的技术要求也不尽相同,但为了设计出能综 合考虑各方面设计因素的理想结构,使飞行器具有良好性能,结构设计必须遵守一 些共同的设计技术要求。
空气动力要求 强度、刚度与可靠性要求 质量特性要求 工艺性要求
目录
CONTENTS
1 仪器舱概述 2 总体设计 3 构型设计 4 壳体设计 5 舱口设计 6 零部件设计 7 绝热设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱总体设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
导弹武器系统研制目的是 实现使用方提出的战术技术指 标要求。导弹武器系统的研制 工作是一项复杂的系统工程, 涉及到许多技术领域和部门, 从设计方案的提出到成批生产 和投入使用,要经过一个很长 的过程。可把它分为若干阶段。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
可行性论证阶段
依据:战术技术要求 论证内容:作战使命、有效射程、导弹质量和轮廊尺寸、 飞行速度、作战空域、命中精度、发射条件等,除此以 外,有关制导方式、动力装置、战斗部,导弹几何尺寸、 可靠性指标、使用环境、研制周期和费用 论证结果:提出武器系统总体方案设想、可供选择的主 要技术途径、可能达到的指标及必须进行的支撑性预研 工作,研制周期、经费估算 提交报告:《导弹系统研制总要求》和《研制任务书》
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱设计特点
综合要求多 • 原因:舱内空间要求、设备布局要求、舱口尺寸和位置 • 困难:形状设计时需要考虑的问题较多 使用要求多 • 原因:各种设备对支架的要求各不相同,舱口设计影响结构受力,
与强度要求矛盾 • 困难Hale Waihona Puke 需要兼顾,综合考虑结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱介绍
安装控制系统、安全系统、飞行测量系统、导航系统等大部分核心仪器 设备,并提供安全稳定的工作环境
满足重要设备的工作要求、安装要求、适宜工作环境。如安装精度、底 座刚度、舱内压力和温度等
维持良好气动外形,承受各种静、动载荷及环境条件的作用,保证弹体 的结构完整性
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
•整体式结构——施压结构
旋压结构是通过金属旋压加工方法形成的舱体结构。 旋压结构舱体:内旋压舱、外旋压舱。 1)外旋压舱
外旋压舱由一个等厚薄壁旋压 筒体再铆上端框、隔框、口框、 支架和其它内、外部构件构成。 典型结构如图所示,该舱为某型 导弹的战斗部舱,舱体主要由外 壳、内环框及端框组成。
1-外旋压壳体;2-内部环框;3-端框
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
•构架式结构 多级火箭级间过渡段常用构架式结构。构架式结构又称杆系结构,是由端框
和数根杆形材料焊接而成的开敞式刚性构架。如图所示
1.管子 2.底板 3.垫座 4.定位销 5.端框
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
方案阶段
依据:批准的战术技术指标 设计内容:对多种方案进行论证比较,优选出最佳的总 体方案;提出对分系统的初步技术要求;统筹规划大型 试验项目及其保障条件,制定飞行试验的批次状态和分 系统对接试验的技术状态和要求;制定型号质量与可靠 性工作大纲、标准化大纲,及其他技术管理保障措施; 确定研制程序和研制周期;概算研制经费。 提交报告:《武器系统研制方案报告 》
➢开敞性好,外壳上要有各种舱口,方便检查、测量以及更换某些仪器设备 时的操作
➢其它特殊要求,如分离时应防碰撞等
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱安装位置
远离热源 远离振源 传力路线合理 安装维护简便
远离发动机和气动热产生部分,放在 整流罩后
仪器舱设在振动节点上 独立舱段和级间段设计 设置开口
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
初样阶段
目的:通过一定模拟条件下的试验,验证分系统和设备 设计方案和可能达到的技术性能,为研制试验样机提供 试验依据。 主要工作:进行总体和分系统的初样设计,完成试制工 艺准备,进行静力弹、模样弹、振动弹初样试制,进行 初样的各种试验,总体和分系统的协调,拟定试样技术 状态。 结束标志:完成初样实物,确定试样技术状态,总体向 分系统提出部组件设计任务书,提出飞行试验方案,上 报初样研制报告。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 •桁条式结构
1-桁条; 2-蒙皮;3-隔框;4-桁梁
这种结构的桁条较强,布置较密,能提高蒙皮的临界应力,从而使蒙皮除了能 承受弹身的剪力和扭矩还能与桁条一起承受弹身的轴向力和弯矩。缺点是舱体上不 宜开大型舱口,这是因为大型舱口会切断较多的受力元件。
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
研制过程
设计定型
目的:对型号的设计实施鉴定和验收,全面检验武器系 统战术技术指标和维护使用性能。 主要任务:完成型号定型的地面试验和靶场飞行试验, 根据飞行试验和各种鉴定性结果,全面检验导弹的性能 指标,按照原批准的任务书评定武器系统的战术技术性 能。 结束标志:按定型试验大纲要求完成飞行试验,提出型 号设计定型报告以及型号研制总结报告。
使用维护要求 经济性要求 环境适应性等特殊要求
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
仪器舱总体设计
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则 结构材料选择及其原则 结构制造工艺原则选择及其原则
结构设计方法
航天器仪器舱结构设计
设计内容
结构形式选择及其原则
薄壁结构 (蒙皮骨架结构)
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