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衛(wèi)星整流罩可以分圓錐-圓筒形和圓錐-圓筒-倒錐形兩種。
半硬殼式鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)
半硬殼式鋁合金鉚接結(jié)構(gòu)是由蒙皮、桁條、隔框鉚接而成的半硬殼式結(jié)構(gòu)。美 國(guó)宇宙神和宇宙神/人馬座運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩就是采用這種結(jié)構(gòu)。歐洲阿里安號(hào)運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩也是半硬殼式結(jié)構(gòu)，其端頭為不銹鋼半球形鼻錐，前錐段用鋁合金加軟木保護(hù)層制成，圓筒段由金屬蒙皮和隔框/桁條制成，倒錐段為在兩層凱夫拉纖維壁板間充填環(huán)氧樹(shù)脂的蜂窩結(jié)構(gòu)，倒錐段內(nèi)壁為金屬桁條加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)和鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)共用的復(fù)合結(jié)構(gòu)
根據(jù)衛(wèi)星整流罩部位的不同，采用了多種復(fù)合結(jié)構(gòu)，如美國(guó)的大力神運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩采用了碳/環(huán)氧蒙皮和鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，歐洲阿里安4采用了碳纖維、玻璃鋼纖維混合增強(qiáng)的環(huán)氧復(fù)合材料蒙皮和鋁蜂窩夾芯膠接夾層結(jié)構(gòu)。阿里安5則改為碳纖維增強(qiáng)塑料蒙皮和鋁蜂窩芯的夾層結(jié)構(gòu)。日本H-2運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩的端頭帽是用鋁合金制成的一體成形件，錐段和筒段均采用了鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。為了防止氣動(dòng)加熱的影響，在端頭帽和錐段涂有二氧化硅系的耐熱涂層。
長(zhǎng)征3運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩的端頭采用了玻璃鋼結(jié)構(gòu)，前錐段采用了非金屬玻璃鋼蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，筒段為鋁合金蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)，而倒錐段則為化銑網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。到長(zhǎng)征3A時(shí)，端頭改用玻璃鋼復(fù)合材料，前錐和筒段均為鋁合金蜂窩夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)，外表面貼軟木防熱。長(zhǎng)征2E運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩的端頭為玻璃鋼層壓結(jié)構(gòu),前錐段為玻璃鋼面板和玻璃鋼夾芯的膠接夾層結(jié)構(gòu)，圓筒段和倒錐段采用鋁合金面板和鋁合金蜂窩夾芯的膠接夾層結(jié)構(gòu)。
過(guò)頂式分離的整體罩結(jié)構(gòu)
衛(wèi)星整流罩為一整體，分離時(shí)整流罩向前推，直到衛(wèi)星完全脫離。
剝離式分離的蚌式結(jié)構(gòu)
整流罩沿縱向分開(kāi)成兩半，象一個(gè)蚌殼，箍帶或鎖銷(xiāo)、爆炸螺栓和無(wú)污染導(dǎo)爆索連接在一起，成為一個(gè)受力構(gòu)件。分離沖量裝置有彈簧、火藥彈射筒、冷氣射流和無(wú)污染導(dǎo)爆索。大型衛(wèi)星整流罩普遍采用這種結(jié)構(gòu)。
衛(wèi)星整流罩的功能有:
a) 保護(hù)衛(wèi)星不受氣動(dòng)力的作用;
b) 保護(hù)衛(wèi)星不受氣動(dòng)加熱的作用;
c) 解鎖分離系統(tǒng)保證衛(wèi)星整流罩順利分離;
d) 當(dāng)運(yùn)載火箭處于臨射狀態(tài)時(shí)，可對(duì)整流罩內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證衛(wèi)星不受低溫和環(huán)境的影響;
e) 保護(hù)罩內(nèi)衛(wèi)星不受各種煙霧環(huán)境的污染。
衛(wèi)星整流罩一般為蚌殼式(兩半)結(jié)構(gòu)，由端頭、前錐段、圓筒段、倒錐段和縱向及橫向分離機(jī)構(gòu)等組成。
這是沒(méi)有關(guān)系的，也可以沒(méi)有任何的意義，它不影響工程量的計(jì)算。
對(duì)計(jì)算鋼筋沒(méi)有任何的影響。
箱式空心板
根據(jù)運(yùn)載任務(wù)的不同，每種型號(hào)的運(yùn)載火箭都具有一種或多種形狀的衛(wèi)星整流罩，如單星罩、雙星罩、多星罩等。就長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭而言，也有各自系統(tǒng)的衛(wèi)星整流罩。隨著長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭逐 步進(jìn)入國(guó)際發(fā)射市場(chǎng)及國(guó)內(nèi)發(fā)射任務(wù)的不斷增加，一種型號(hào)運(yùn)載火箭也將具有多種形狀的衛(wèi)星整流罩，以滿足不同發(fā)射任務(wù)的需求。如果按任務(wù)來(lái)設(shè)計(jì)衛(wèi)星整流罩，勢(shì)必增加研制周期，提高發(fā)射成本。
國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，完全定制的衛(wèi)星整流罩的費(fèi)用，大約比標(biāo)準(zhǔn)整流罩的費(fèi)用高出75%，為此各國(guó)正在積極開(kāi)展衛(wèi)星(有效載荷)接口標(biāo)準(zhǔn)化，分離通用化以及衛(wèi)星整流罩標(biāo)準(zhǔn)化和罩內(nèi)預(yù)封裝技術(shù)的研究。這不但可以大大降低發(fā)射費(fèi)用，縮短發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間，而且可以提高發(fā)射的成功率和可回收性。
90年代，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭各型號(hào)在衛(wèi)星整流罩設(shè)計(jì)方面，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)雷同、形狀各異的多品種衛(wèi)星整流罩，造成人力、物力、財(cái)力和研制周期的浪費(fèi)。開(kāi)展衛(wèi)星整流罩的"三化"(系列化，規(guī)范化，組合化)設(shè)計(jì)已成為當(dāng)務(wù)之急。
當(dāng)運(yùn)載火箭在大氣中飛行時(shí)，衛(wèi)星整流罩用于保護(hù)衛(wèi)星及其它有效載荷，以防止衛(wèi)星受氣動(dòng)力,氣動(dòng)加熱及聲振等有害環(huán)境的影響。它是運(yùn)載火箭的重要組成部分。在導(dǎo)彈方面，是導(dǎo)彈多彈頭化的必然產(chǎn)物。
a) 衛(wèi)星整流罩外形選擇要使抖振載荷和迎面阻力達(dá)到最小。頭部半錐角一般取15°≤θ≤25°，端頭半徑r與罩的最大直徑D之比應(yīng)在0.3≤2r/D≤0.7范圍內(nèi)。倒錐角δ的選取要考慮下面3個(gè)因素:1) 火箭的靜穩(wěn)定度下降;2) 抖振載荷是否增大;3) 附面層分離的可能性。
b) 整流罩要有良好的無(wú)線電波穿透性。為了滿足有效載荷與地面站之間通信聯(lián)系和遙測(cè)的需要，要專門(mén)設(shè)計(jì)透過(guò)無(wú)線電波的倒錐段。而在圓筒段上可以開(kāi)無(wú)線電波窗口。
c) 要有相當(dāng)大的有效空間(凈空間)。整流罩內(nèi)有效空間容積為35~40立方米，凈空間過(guò)小會(huì)發(fā)生機(jī)械卡死使分離失敗。
d) 整流罩上要開(kāi)若干個(gè)窗口。為了便于對(duì)各種儀器進(jìn)行檢修和更換，要開(kāi)若干個(gè)操作窗口，如衛(wèi)星與地面設(shè)備相連的脫落插頭插口。此外，還要開(kāi)若干個(gè)放氣孔，以保證在飛行過(guò)程中泄放罩內(nèi)氣體，使罩內(nèi)氣壓與罩外氣壓保持平衡，以免在飛行過(guò)程中罩內(nèi)過(guò)壓導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
e) 整流罩結(jié)構(gòu)的輕量化。雖然衛(wèi)星整流罩在飛出大氣層(大約100~140 km上空)后被拋掉，但減輕整流罩的結(jié)構(gòu)重量仍然是十分重要的。復(fù)合材料蜂窩結(jié)構(gòu)和鋁蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)比 半硬殼式結(jié)構(gòu)輕約30%。考慮到玻璃鋼結(jié)構(gòu)重量比常規(guī)鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)和半硬殼式結(jié)構(gòu)重，在不要求全向透波時(shí)，盡量少用玻璃鋼結(jié)構(gòu)。
f) 整流罩防熱及降噪設(shè)計(jì)。根據(jù)環(huán)境條件要求，整流罩內(nèi)溫度和聲載環(huán)境要進(jìn)行控制。質(zhì)子號(hào)運(yùn)載火箭衛(wèi)星整流罩射前罩內(nèi)溫度控制在14~26.7℃，最大濕度50%，分離前最高溫度為33℃，最大聲載130 dB。宇宙號(hào)罩內(nèi)最高溫度可達(dá)180℃，最大聲載140 dB。H-2罩內(nèi)壁熱輻射500 W/m2，聲載141 dB。CZ-3罩內(nèi)溫度≤70℃，罩內(nèi)壁溫度≯300℃，聲載約148 dB。為此，在整流罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要采取防熱和降噪措施。
g) 整流罩的吊裝和運(yùn)輸。隨著運(yùn)載能力的不斷提高，衛(wèi)星整流罩的結(jié)構(gòu)尺寸由過(guò)去的罩長(zhǎng)2.4 m增加到13.3 m。罩徑由1 m增加到5.5 m，這對(duì)產(chǎn)品的吊裝和運(yùn)輸帶來(lái)諸多的不便。為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)均采用了分瓣運(yùn)輸，整體吊裝方案。長(zhǎng)征2E衛(wèi)星整流罩就采用了四瓣運(yùn)輸,兩兩對(duì)接組合成兩半罩再組合吊裝。
2013年12月9日下午13時(shí)許，禾源鎮(zhèn)三溪村太平組村民葉九生在"梓樹(shù)坑"山上砍柴時(shí)，發(fā)現(xiàn)墜落的"資源一號(hào)03星"整流罩殘骸，回家后，立即向政府報(bào)告。當(dāng)?shù)亟M織民兵應(yīng)急小分隊(duì)趕往現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行保護(hù)。"資源一號(hào)03星"整流罩殘骸長(zhǎng)4.9米，寬4.2米。因整流罩殘骸墜落在山中，沒(méi)有造成人員傷亡。這是當(dāng)月整流罩殘骸第二次墜落遂川縣境內(nèi)。
2013年12月21日，江西遂川，零時(shí)42分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，將玻利維亞通信衛(wèi)星順利發(fā)射升空，火箭整流罩墜落在江西遂川縣山區(qū)南江鄉(xiāng)樟溪村。
錯(cuò)層式鈦合金球鼻首導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)形式研究
錯(cuò)層式鈦合金球鼻首導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)形式研究
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針對(duì)有特殊聲學(xué)要求的球鼻首導(dǎo)流罩,為滿足其透聲要求,提出錯(cuò)層式鈦合金球鼻首導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)形式。首先提出了基本結(jié)構(gòu)形式,分析了這種結(jié)構(gòu)形式下連接結(jié)構(gòu)的水密性、結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)用有限元計(jì)算方法對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了校核,并對(duì)聲學(xué)性能進(jìn)行了分析。研究表明:這一結(jié)構(gòu)形式能夠滿足聲吶特殊的工作要求,且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可行。
建筑結(jié)構(gòu)形式
建筑結(jié)構(gòu)形式
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建筑結(jié)構(gòu)形式 一、以其承重結(jié)構(gòu)所用的材料來(lái)劃分 建筑物主要承重構(gòu)件所使用的材料分類(lèi) 序號(hào) 結(jié)構(gòu)類(lèi)型名稱 識(shí)別特征 適用范圍 1 、木結(jié)構(gòu) 主要承重構(gòu)件所使用的材料為木材 單層建筑 2 、混合結(jié)構(gòu) 承重材料為磚石 ,樓板、 層頂為鋼筋混凝土 單層或多層建筑 3、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 主要承重構(gòu)件所使用的材 料為鋼筋混凝土。適用于 多層、高層、 超高層建筑 4 、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu) 主要承重構(gòu)件材料國(guó)型鋼和混凝土 超高層建筑 5 、鋼結(jié)構(gòu) 主要承重構(gòu)件所使用的材料為型鋼 重型廠房、受動(dòng)力作用的廠房、可移動(dòng) 或可拆卸的建筑、超高層建筑或高聳建筑 A、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 是指房屋的主要承重結(jié)構(gòu)如柱、梁、板、樓梯、屋蓋用鋼筋混凝 土制作，墻用磚或其它材料填充。這種結(jié)構(gòu)抗震性能好， 整體性強(qiáng)， 抗腐蝕耐火能力強(qiáng)， 經(jīng)久耐用， 并且房間的開(kāi) 間、進(jìn)深相對(duì)較大，空間分割較自由。目前，多、高層房 屋多采用這種結(jié)構(gòu)。
【美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)2018年2月報(bào)道】當(dāng)前，發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩板的熱、火和流體防護(hù)解決方案是膨脹型涂料和環(huán)氧面漆的雙組分涂層。環(huán)氧面漆用作防止來(lái)自航空器流體和濕氣的化學(xué)侵蝕的屏障，而膨脹組件是防火屏障，為防止緊急情況下的災(zāi)難性結(jié)構(gòu)失效而設(shè)計(jì)。
一般而言，膨脹劑是在存在大量熱的情況下膨脹以形成用于延遲傳熱的絕緣炭物質(zhì)。根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局的要求，用于發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩的涂層材料需要承受1100° C的火焰，持續(xù)15分鐘，不會(huì)在整流罩表面的后部發(fā)生材料破裂或火焰穿透。盡管膨脹型和環(huán)氧面漆的組合通過(guò)了這種火焰測(cè)試，但它在沒(méi)有明火，溫度升高的情況下，性能表現(xiàn)很差。
因此，在承受這種熱聚積和任何流體，并提供緊急防火保護(hù)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用非膨脹型涂層材料。已經(jīng)考慮了幾種可選的解決方案，包括隔熱氈、高溫絕熱噴霧和氣凝膠產(chǎn)品。
隔熱氈可用作固定物，但如果關(guān)注重量增加，則不應(yīng)該納入永久考慮方案。高溫絕熱噴霧設(shè)計(jì)用于玻璃纖維和E-玻璃材料上，而不是制造發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩的復(fù)合材料。氣凝膠和其它類(lèi)似類(lèi)型的絕緣材料具有優(yōu)異的熱性能，但是其作為外部涂層的機(jī)械耐久性是有問(wèn)題的，并且它們不提供液體防護(hù)。
由于新涂層的目的是避免發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩內(nèi)蒙皮的分層和燃燒，并認(rèn)識(shí)到需要最小化新涂層材料的成本和整流罩的總重量，新涂層材料所考慮的主要性能是熱導(dǎo)率、熱反射率、厚度和密度。在成本、重量和防護(hù)能力方面，陶瓷型涂層可以是最有前途的解決方案。
汽車(chē)和賽車(chē)工業(yè)已經(jīng)使用了陶瓷涂層，用作排氣系統(tǒng)的熱保護(hù)障，降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作室溫度。這種涂層可以是基于特定百分比的陶瓷固體和粘合劑的涂料，或者完全固體，并通過(guò)等離子噴涂工藝噴涂。陶瓷涂層具有低熱導(dǎo)率、非常高的熔點(diǎn)和低密度。此外，它們?cè)谶h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩（220° C）的最大耐受溫度下保持優(yōu)異的耐腐蝕性。
不幸的是，許多陶瓷涂層不是為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的。必須設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)，以測(cè)試它們?cè)趶?fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩上的兼容性。（中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍）
【美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)2018年2月4日?qǐng)?bào)道】當(dāng)直升機(jī)懸停時(shí)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩的氣流很少，而停滯的熱空氣將聚集在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。在延長(zhǎng)的懸停操作期間，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)量熱積聚在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙被整流罩密封，而沒(méi)有足夠的氣流來(lái)冷卻該區(qū)域。這種熱積聚會(huì)帶來(lái)整流罩內(nèi)蒙皮的過(guò)早退化，并可導(dǎo)致增強(qiáng)材料的燃燒、表層的分層、芯材降解、起泡和樹(shù)脂結(jié)晶。
可以進(jìn)行三種方法以減輕或甚至消除這種缺陷：(1)重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩以改善懸停操作期間的通風(fēng)；(2)用更耐熱材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩；(3)用陶瓷涂層材料替換現(xiàn)有的環(huán)氧密封涂層，該陶瓷涂層材料更耐高溫。
在衡量這三個(gè)選項(xiàng)之后，來(lái)自密西西比河州立大學(xué)和空客直升機(jī)的研究人員決定，第三種方法是時(shí)間和成本效益最高的解決方案，一旦驗(yàn)證其有效性，就可以輕松地將其應(yīng)用到當(dāng)前的生產(chǎn)線。(中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍)
了解機(jī)艙罩、整流罩的結(jié)構(gòu)和功能作用。 2100433B
直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩雙涂層解決方案