微小卫星推进系统设计及TB8钛合金半球件成形的数值模拟

论文摘要

随着航天事业的发展,越来越多的微小卫星采用了推进系统。作为微小卫星的重要组成部分,推进系统为卫星提供控制力矩,配合控制系统完成卫星轨道与姿态控制任务,对卫星的工作寿命、可靠性、机动性、位置保持精度等性能都有直接的影响。因此研制质量轻、体积小、成本低的推进系统,具有重要的工程实用价值。根据微小卫星推进系统的任务要求,经过对常用推进系统的比较分析,确定采用以液氨为推进剂的液化气推进系统,对推进系统方案进行了设计。在方案设计的基础上对推进系统结构进行了详细设计,包括推进板结构设计和推力器支架、贮箱支架等零部件的结构设计。推进系统贮箱内层为超薄TB8钛合金球形件,由两个半球件焊接而成。超薄半球件成形时容易出现起皱、破裂等缺陷。为了更好地制定合理的成形工艺方案,对高压橡皮成形和刚性模成形超薄TB8钛合金半球件的拉深成形过程进行了数值模拟。模拟结果表明高压橡皮成形工艺得到的半球件起皱现象难以消除,而刚性模成形工艺可以有效消除起皱、破裂等缺陷,板料厚度分布也比较合理。在刚性模成形模拟中,主要研究了压边间隙、凹模直壁高度和凹模入口圆角半径等工艺参数对成形过程的影响,并筛选出最佳工艺参数,这些工艺参数可以为模具设计和成形工艺的制定提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星推进系统分类及特点
• 1.2 卫星推进系统技术现状
• 1.2.1 单组元推进系统
• 1.2.2 双组元推进系统
• 1.2.3 冷气推进系统
• 1.2.4 液化气推进系统
• 1.2.5 其他类型推进系统
• 1.3 金属板料成形数值模拟的发展概况
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 微小卫星推进系统方案设计
• 2.1 推进系统任务要求
• 2.1.1 主要任务
• 2.1.2 主要技术要求
• 2.2 推进系统方案设计
• 2.2.1 推进系统方案选择
• 2.2.2 推进系统系统组成及工作原理
• 2.2.3 预防液氨喷出的设计
• 2.2.4 推进系统主要性能参数
• 2.2.5 推进系统的工作时序
• 2.2.6 总装布局设计
• 2.3 推进系统与其他系统的接口
• 2.3.1 机械接口
• 2.3.2 电接口
• 2.3.3 热接口
• 2.3.4 遥测、遥控接口
• 2.4 主要组件方案设计
• 第三章 微小卫星推进系统结构设计
• 3.1 推进系统结构形式及材料选择
• 3.1.1 结构形式选择
• 3.1.2 材料选择
• 3.2 微小卫星结构总体构形
• 3.3 推进系统结构详细设计
• 3.3.1 推进板的结构设计
• 3.3.2 推进系统零部件结构设计
• 第四章 TB8 钛合金半球件成形的数值模拟
• 4.1 半球形零件拉深起皱的原因及防皱措施
• 4.1.1 拉深起皱的原因
• 4.1.2 防止起皱的措施
• 4.2 高压橡皮成形过程的有限元分析
• 4.2.1 橡皮成形有限元模型的建立
• 4.2.2 模拟结果分析
• 4.3 刚性模成形过程的有限元分析
• 4.3.1 刚性模成形有限元模型的建立
• 4.3.2 模型1 计算结果及分析
• 4.3.3 模型2 计算结果及分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果