低温贮箱连接匹配技术研究

重复使用运载器是未来航天的发展方向，越来越受到重视。重复使用运载器形成了双层融合式结构——内层贮箱和外层机身，内层贮箱在加注低温燃料后会产生较大的收缩变形，内外层的变形协调问题十分突出。针对这一问题，提出了动态轴向静不定连接形式来实现内外层的连接，即在静定结构的基础上，通过设置轴向档块，使之在贮箱收缩后变成静不定结构，既满足了变形协调的要求，又能使内外层合理分配载荷；在此基础上，设计了固定铰接连接接头用以传递轴向载荷，设计了活动铰接点连接接头来实现变形协调。

目前使用的运载火箭大都是一次性的，其发射费用高，准备周期长，因此，航天大国正在努力研究可多次使用的重复使用运载器(RLV)。RLV 是航空与航天技术的高度融合，具有快速、可靠、廉价的特点，在军事和经济方面有着非常广阔的应用前景，代表着未来航天运载技术的发展方向。

一次性运载火箭的贮箱即为火箭的外壳， 承受火箭的全部载荷。而RLV 则具有外层机身和内层贮箱的双层融合结构，内外层结构同时参与轴向的传递，能够充分利用贮箱箱体结构有效减轻外层机身结构的重量。由于内层贮箱加注低温燃料后会产生较大的变形，其与外层机身之间的变形协调问题十分突出， 因此，内层贮箱与外层机身的连接技术就成了RLV 的关键问题之一。

贮箱是运载器的重要组成部分，其配置、尺寸和重量决定了运载器的重量、外形尺寸和飞行性能。

传统的贮箱横截面为圆，材料多采用金属材料。近年来，为了降低贮箱质量，除了开始采用新型轻质材料(如铝锂合金、复合材料等)外，非圆截面的异型贮箱也已经开始应用。

本文针对RLV 低温贮箱，对其连接技术进行探讨。

2. 融合式双层结构的变形协调问题 RLV 需要水平着陆，一般具有类似飞机的外形。由于其需要在大气层中作较长时间的水平飞行，载荷情况复杂，贮箱一般设计成只承受发动机推力和惯性载荷引起的轴向载荷，而气动载荷引起的总体载荷则由机身来承受。因此，RLV 形成了独特的融合式双层结构——内层贮箱和外层机身(图1)。

贮箱加注低温燃料后，会产生较大的收缩变形，而机身结构基本不会发生变形。因此，融合式双层结构的关键之一就是变形协调问题。因此，必须设计恰当的内外层连接结构，既保证变形协调，又能对贮箱进行固定并传递相应的轴向载荷。

3. 融合式双层结构的连接形式结构设计 为了保证贮箱的固定和载荷传递，贮箱在轴向至少需要通过两个横截面与机身加强框进行连接[1]