一种航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种航天用赤道法兰安装球形压力容器，具体地说，是一种航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器。
【背景技术】
[0002]空间系统及其分系统需要各种压力容器以贮存液体和气体，压力容器是航天运载器的重要部件。随着航天事业的发展，对航天产品的重量和安全要求越来越苛刻，轻质、可靠、安全的球形复合材料压力容器对于减轻结构质量、提高飞行器的性能、保障发射安全和降低发射成本等具有重要意义。
[0003]随着T700、T1000、PB0等高性能碳纤维的发展和广泛应用，目前大部分航天器姿控动力系统用气瓶均采用了复合材料气瓶，航天器姿控动力系统用贮箱亦有部分采用复合材料结构。
[0004]由于球形压力容器采用法兰安装后无法进行复合材料的缠绕，因此复合材料球形压力容器的安装方式一般为箍带固定和两端固定，对系统总体结构空间布局有着特定要求，其使用范围具有很大的局限性，不能广泛的推广至所有姿控动力系统。中间赤道法兰安装方式对优化系统总体结构布局及提高压力容器的抗过载能力具有重要意义。
【发明内容】
[0005]针对航天压力容器重量要求越来越苛刻和现有球形复合材料压力容器安装方式局限于箍带固定和两端固定的现实，本发明提供了一种航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器，包括复合材料壳体、安装在复合材料壳体赤道位置的安装法兰、填充于复合材料壳体和安装法兰之间间隙的粘接剂层、缠绕在安装法兰外表面的复合材料层。
[0007]优选地，复合材料壳体为薄壁球形结构，其厚度δ与直径D的比值小于0.004，制备复合材料壳体的纤维为Τ700、Τ1000和ΡΒ0。
[0008]优选地，安装法兰由下安装法兰和两上安装法兰组成，下安装法兰为整环结构，上安装法兰为半环结构，下安装法兰套接在复合材料壳体的赤道位置，两上安装法兰与下安装法兰扣合。
[0009]优选地，所述下安装法兰与两上安装法兰通过凹凸结构相互咬合连接，凹凸结构咬合处涂敷有结构胶J133，固化后下安装法兰与上安装法兰紧密连接。
[0010]优选地，所述下安装法兰与两上安装法兰在环向缠绕前通过沉头螺钉固定。
[0011 ]优选地，所述下安装法兰为大直径薄壁环形结构，下安装法兰内型面与复合材料壳体I间隙配合，下安装法兰与复合材料壳体I之间的间隙由粘接剂层填充；下安装法兰与复合材料壳体形成相互咬合的自锁结构，下安装法兰径向自锁楔入尺寸tl为2mm-10mm。
[0012]优选地，所述上安装法兰为大直径薄壁半环形结构，上安装法兰内型面与复合材料壳体间隙配合，上安装法兰与复合材料壳体之间的间隙由粘接剂层填充，上安装法兰与复合材料壳体形成相互咬合的自锁结构，上安装法兰径向自锁楔入尺寸t2为2mm-10mm。
[0013]优选地，所述下安装法兰的材料为铝合金2A14、5 AO 5、5A06、6061、7055中的一种，所述上安装法兰的材料为铝合金2A14、5A05、5A06、6061、7055中的一种。
[0014]优选地，复合材料层为碳纤维/环氧缠绕层，即将环氧树脂与固化剂、促进剂和增塑剂等按照一定比例混合成胶状液体，然后将浸有胶液的纤维缠绕在安装法兰3之上经固化而成。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0016]解决了现有球形复合材料压力容器局限于箍带固定和两端固定形式，采用了组合式航天用赤道法兰安装的安装形式，大大提高了球形复合材料压力容器的使用范围。使用本发明所述方法制造的航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器可用于广泛应用于导弹武器动力系统、运载火箭辅助动力系统和空间飞行器推进系统等领域，可有效降低其结构质量，提高干重比，降低发射成本。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器结构示意图。
[0018]图2为本发明实施例中安装法兰局部放大示意图。
[0019]图3为本发明实施例中其中一个上安装法兰和下安装法兰连接方式示意图。
[0020]图4为本发明实施例中另一个上安装法兰和下安装法兰连接方式示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0022]如图1-3所示，本发明实施例提供了一种航天用赤道法兰安装球形复合材料压力容器，包括复合材料壳体1、安装在复合材料壳体I赤道位置的安装法兰3、填充于复合材料壳体I和安装法兰3之间间隙的粘接剂层2、缠绕在安装法兰3外表面的复合材料层4。复合材料壳体I为薄壁球形结构，其厚度S与直径D的比值小于0.004，制备复合材料壳体I的纤维为T700、T1000和ΡΒ0。安装法兰3由下安装法兰31和两上安装法兰32组成，下安装法兰31为整环结构，上安装法兰32为半环结构，下安装法兰31套接在复合材料壳体I的赤道位置，两上安装法兰32与下安装法兰31扣合。所述下安装法兰31与两上安装法兰32通过凹凸结构相互咬合连接，凹凸结构咬合处涂敷有结构胶J133，固化后下安装法兰31与上安装法兰32紧密连接。所述下安装法兰31与两上安装法兰32在环向缠绕前通过沉头螺钉固定。所述下安装法兰31为大直径薄壁环形结构，下安装法兰31内型面与复合材料壳体I间隙配合，下安装法兰31与复合材料壳体I之间的间隙由粘接剂层2填充;下安装法兰31与复合材料壳体I形成相互咬合的自锁结构，下安装法兰31径向自锁楔入尺寸11为2mm-1Omm。所述上安装法兰32为大直径薄壁半环形结构，上安装法兰32内型面与复合材料壳体I间隙配合，上安装法兰32与复合材料壳体I之间的间隙由粘接剂层2填充，