一种适用于可回收运载火箭舱段结构制造技术

本发明专利技术涉及航天技术领域，且公开了一种适用于可回收运载火箭舱段结构，包括舱段结构主体，所述舱段结构主体主要由薄壁

【技术实现步骤摘要】
一种适用于可回收运载火箭舱段结构


[0001]本专利技术涉及航天
，具体为一种适用于可回收运载火箭舱段结构
。

技术介绍

[0002]火箭作为主要的太空探索工具，传统上是一次性使用的，但高昂的成本限制了航天工程的发展
。
可回收的火箭舱段具有重要的意义
。
首先，它降低了成本，通过经过适当维修和检查后再次使用，实现了巨大的成本节约
。
其次，可回收舱段缩短了研制周期，避免了重新设计和制造全新舱段的需求，加快了项目的进展速度
。
此外，可回收舱段在多次使用和改进中提高了可靠性，减少了发射任务失败的风险
。
最重要的是，可回收性符合可持续发展目标，减少了太空垃圾的产生
。
目前，舱段内采用蒙皮
‑
桁条
‑
环框结构，其中蒙皮与桁条之间需要使用大量铆钉进行连接
。
这种结构的装配强度和复杂性占据了整个舱段生产制造的
70
％以上
。
因此，一种既能满足火箭回收舱段结构强度要求又能降低设计和装配复杂性的舱段结构成为关键技术之一
。
[0003]蒙皮桁条结构通常使用铆接方式进行连接
。
然而，铆钉的孔洞会引入应力集中点，导致结构的弱点和疲劳裂纹的产生
。
应力集中也会增加结构的重量和材料疲劳的风险
。
蒙皮条结构的装配通常需要在接缝处进行焊接或密封处理，以确保结构的密封性r/>。
然而，焊接和密封处理的质量控制要求高，并且存在泄漏的风险，特别是在高压或低温环境下
。
蒙皮桁条结构的铆钉装配占据舱段制造总体时间的
70
％左右，劳动强度大，对操作者技艺要求高
。
[0004]传统的半硬壳结构包括蒙皮和桁条结构，它们通过铆钉紧固件连接在一起
。
本专利技术通过将薄壁等同于蒙皮结构，将高筋部分等同于桁条结构，实现了蒙皮结构和桁条结构的整体组合成型，从而去除了铆钉紧固件结构，如图1所示
。
这一创新的设计不仅实现了一体化的结构形式，还将薄壁和高筋部分优化组合，达到通用产品化和减少产品构型的目标
。

技术实现思路

[0005](
一
)
解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于可回收运载火箭舱段结构
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于可回收运载火箭舱段结构，包括舱段结构主体，所述舱段结构主体主要由薄壁
、
高筋和网格组成，且通过旋压
、
铣削和车削的方式对铝合金筒锭进行处理后得到的薄壁与高筋一体化结构
。
[0009]优选的，其制备方法为：
[0010]S1
：通过滚轧
/
滚弯
/
等距压弯等工艺得到铝合金筒锭；
[0011]S2
：铝合金筒锭接口焊接后热处理；
[0012]S31
：铝合金筒锭经旋压工艺形成网格薄壁高筋结构；
[0013]S32
：铝合金筒锭经铣削加工工艺形成网格薄壁高筋结构；
[0014]S4
：对已成型网格薄壁高筋结构舱段整体进行固溶时效材料达到
T6
态
。
[0015]内部结构组织均一；
[0016]S5
：对舱段进行车削加工，处理铝合金筒锭余量
。
[0017]优选的，所述
S31
具体为：制作原始铝筒胚，将筒胚安装于滚压工装设备内，滚压工装设备包括有外部模具
、
旋转轴和旋压辊，所述外部模具的内部形状与网格形状相适配，所述旋转轴和旋压辊螺纹连接，旋压辊呈楔形从小至大从上至下放置，逐层旋压至外部模具顶端
。
[0018]优选的，所述
S31
的具体步骤为：筒胚外表面于外部模具相接触，置于筒胚底部的旋压辊依附旋转轴从下到上旋压筒胚至筒胚与外模具贴合，形成网格高筋结构，筒胚挤压预料最终置于旋压设备顶端
。
[0019]优选的，所述筒胚直径为
r
高度为
h,
此直径
r
小于最终舱段直径
R,
筒胚高度大于舱段高度
H
，筒胚挤压预料最终置于旋压设备顶端，此时筒胚高度大于初始筒胚高度
h
，采用整体固溶时效提升筒胚材料性能至
T6
态
。
[0020]优选的，所述
S32
具体为：筒胚通过圆筒内撑定位工装机加铣削成型，并通过定位机将其固定在加工平台上，然后，利用机加工设备进行铣削操作，根据设计要求将薄壁和高筋部分逐步加工成形
。
[0021]优选的，舱段结构主体通过分段薄壁高筋单元板逐个制成，分段焊接拼装形成整体舱段，薄壁高筋单元板需先进行热处理，焊接拼装后的整体舱段整体进行固溶时效处理，并对舱段进行
X
光检测焊缝
。
[0022]优选的，通过电弧增材制造
3D
打印技术，通过逐层堆焊熔覆原理连续添加丝材，根据三维数字建模，由线面体逐渐形成薄壁网格高筋结构
。
[0023](
三
)
有益效果
[0024]与现有技术相比，本专利技术提供了一种适用于可回收运载火箭舱段结构，具备以下有益效果：
[0025]1、
该适用于可回收运载火箭舱段结构，减少了铆钉结构的设计时间，提升了设计效率
。
传统的半硬壳结构需要进行大量的零件装配设计，其中包括铆钉设计
。
铆钉设计涉及制孔要求
、
定位尺寸和铆钉规格等
。
这项设计工作通常占据设计人员工作量的
30
～
40
％
。
然而，本专利技术的单元壁板结构取消了铆钉结构，实现了铆钉的规避设计，极大地提高了结构产品的设计效率
。
[0026]2、
该适用于可回收运载火箭舱段结构，明取消了铆钉铆接装配时间，提高了生产效率
。
在传统的装配过程中，一个舱段通常需要使用数万个铆钉进行铆接
。
铆接工艺所需的时间占整个弹箭体舱段装配时间的
80
％以上
。
然而，本专利技术的单元壁板结构取消了铆钉结构，因此在弹箭体舱段的结构装配中节省了大量时间，最终显著提高了生产效率
。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的可回收舱段一种薄壁与高筋一体化结构；
[0028]图2是本专利技术的可回收舱段一种薄壁与高筋一体化结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于可回收运载火箭舱段结构，包括舱段结构主体
(4)
，其特征在于：所述舱段结构主体
(4)
主要由薄壁
(41)、
高筋
(42)
和网格
(43)
组成，且通过旋压
、
铣削和车削的方式对铝合金筒锭进行处理后得到的薄壁与高筋一体化结构
。2.
根据权利要求1所述的一种适用于可回收运载火箭舱段结构，其特征在于：其制备方法为：
S1
：通过滚轧
/
滚弯
/
等距压弯等工艺得到铝合金筒锭；
S2
：铝合金筒锭接口焊接后热处理；
S31
：铝合金筒锭经旋压工艺形成网格薄壁高筋结构；
S32
：铝合金筒锭经铣削加工工艺形成网格薄壁高筋结构；
S4
：对已成型网格薄壁高筋结构舱段整体进行固溶时效材料达到
T6
态
。
内部结构组织均一；
S5
：对舱段进行车削加工，处理铝合金筒锭余量
。3.
根据权利要求1所述的一种适用于可回收运载火箭舱段结构，其特征在于：所述
S31
具体为：制作原始铝筒胚，将筒胚安装于滚压工装设备内，滚压工装设备包括有外部模具
(1)、
旋转轴
(2)
和旋压辊
(3)
，所述外部模具
(1)
的内部形状与网格形状相适配，所述旋转轴
(2)
和旋压辊
(3)
螺纹连接，旋压辊
(3)
呈楔形从小至大从上至下放置，逐层旋压至外部模具
(1)
顶端
。4.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔琨，王志峰，丁军，李新友，苏莹莹，王洋，李兴宝，陈乃玉，张应宏，孙慧，祁福强，万奇玉，
申请(专利权)人：北京九天行歌航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：