[发明专利]一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法

说明书

本申请涉及航天高压气瓶技术领域，具体而言，涉及一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法，包括以下步骤：步骤1：将试验气瓶和支架整体安装到振动台上；步骤2：在试验气瓶和支架上布置加速度传感器；步骤3：将试验气瓶与试验系统连接；步骤4：对试验气瓶进行加压；步骤5：依次进行X方向正弦振动和随机振动试验；步骤6：对试验气瓶进行泄压；步骤7：重复步骤2‑6，分别进行Y方向和Z方向的正弦振动和随机振动试验。本申请可在钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶研制完成后，对其在地面上开展力学环境试验，通过模拟飞行环境的振动载荷，验证气瓶的在轨性能，防止气瓶发生因振动载荷引起的失效，避免航天器在轨运行中发生故障。

技术领域

本申请涉及航天高压气瓶技术领域，具体而言，涉及一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法。

背景技术

钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶是一种适用于航天器的压力容器，用于航天器推进分系统，储存并向推进剂贮箱供应高压气体。

金属内衬复合材料气瓶有重量轻、结构效率高、耐腐蚀等优点，且具有破裂前先泄漏(LBB)疲劳失效模式，其中金属内衬承载结构载荷较小，主要作用是防止所装载的高压气体泄露，所以内衬较薄，气瓶承载效率较高。航天器飞行时，复合材料气瓶的失效主要由振动载荷产生的疲劳造成，一旦失效，则会造成推进系统功能降低或失效，进一步影响航天器在轨寿命。因此为保证气瓶满足航天器运行环境下的力学要求，防止振动载荷引起的失效，必须在气瓶研制完成后进行力学环境试验验证，模拟飞行环境的振动载荷，避免航天器在轨运行中发生故障。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法，能够验证钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶在力学环境下的承载性能，避免航天器在轨运行中气瓶发生疲劳失效。

为了实现上述目的，本申请提供了一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法，包括以下步骤：步骤1：将试验气瓶安装在支架上，然后将试验气瓶和支架整体安装到振动台上；步骤2：在试验气瓶和支架上布置加速度传感器；步骤3：将试验气瓶与试验系统连接；步骤4：对试验气瓶进行加压；步骤5：根据试验条件依次进行X方向正弦振动和随机振动试验；步骤6：对试验气瓶进行泄压；步骤7：重复步骤2-6，根据试验条件分别进行Y方向和Z方向的正弦振动和随机振动试验。

进一步的，在步骤1中，试验气瓶与支架通过密封端法兰进行固定连接，试验气瓶的气口端在Z方向具有自由度。

进一步的，在步骤2中，加速度传感器包括控制点加速度传感器和响应点加速度传感器。

进一步的，在步骤3中，试验系统包括气源及阀门、截止阀、安全阀、压力表以及防护罩。

进一步的，在步骤4中，试验气瓶的加压方式为分级加压。

进一步的，在步骤6中，试验气瓶泄压的速率≤5MPa/min。

进一步的，在步骤5和步骤7中，正弦振动和随机振动试验过程包括以下步骤：步骤a：进行正弦低频扫描，扫描频率5Hz-2000Hz，扫描量级0.5g，扫描速率2oct/min；步骤b：验收件贮箱不进行正弦振动试验，鉴定件贮箱依据鉴定级试验条件进行正弦振动试验；步骤c：鉴定件贮箱按照步骤a的条件进行第二次正弦低频扫描，将扫描结果与步骤a中的结果进行比对；步骤d：验收件贮箱依据验收级试验条件进行随机振动试验，鉴定件贮箱依据鉴定级试验条件进行随机振动试验；步骤e：按照步骤a的条件再次进行正弦低频扫描，将扫描结果与步骤c中的结果进行比对。

本发明提供的一种钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶力学环境试验方法，具有以下有益效果：

本申请可在钛金属内衬复合层缠绕高压气瓶研制完成后，对其在地面上开展力学环境试验，通过模拟飞行环境的振动载荷，验证气瓶的在轨性能，防止气瓶发生因振动载荷引起的失效，避免航天器在轨运行中发生故障。

附图说明