易果 徐姣 梁金華

（上海航天精密機(jī)械研究所，上海，201600）

1 背景情況

運載火箭的靜強(qiáng)度和靜剛度試驗為型號研制初期非常重要的一項力學(xué)試驗，通過靜力試驗，可判定箭體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度和靜剛度水平是否滿足設(shè)計要求，為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、驗證或修正強(qiáng)度計算方法提供依據(jù)，同時可考核箭體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的工藝水平是否穩(wěn)定，并為結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計積累數(shù)據(jù)。

近些年來，隨著我國新一代運載火箭加快研制，靜強(qiáng)度試驗專業(yè)領(lǐng)域取得了較大的發(fā)展，大量新技術(shù)、新方法涌現(xiàn)于型號靜強(qiáng)度試驗，試驗結(jié)構(gòu)件不僅涵蓋了傳統(tǒng)的常溫貯箱、薄壁短殼、尾段、箱間段等，也新增了低溫貯箱、級間錐段、斜頭錐、曲面尾翼等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，同時，試驗載荷也由軸壓或內(nèi)壓發(fā)展為低溫軸內(nèi)壓載荷、大集中力偏心軸壓載荷、多艙段多工況同步協(xié)調(diào)加載載荷等。尤其是各種錐體類結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)，出現(xiàn)了大量異于傳統(tǒng)的試驗方法和試驗工況，急需對其總結(jié)歸納，并引申為一部標(biāo)準(zhǔn)，作為今后開展此類結(jié)構(gòu)件的試驗依據(jù)。

通過T/YH 1005—2020 《運載火箭錐體類結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗方法》 的制定，規(guī)范、指導(dǎo)運載火箭錐體類結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度試驗方法，明確試驗實施過程中的各種試驗方法的適用范圍、目的、依據(jù)、工況類型等詳細(xì)內(nèi)容，使我國運載火箭頭錐結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而到達(dá)提升運載火箭靜力試驗一致性、可重復(fù)性及安全性的目的。

2 主要內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了運載火箭錐體類結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗的試驗?zāi)康募耙罁?jù)、試驗系統(tǒng)組成及原理、試驗要求、試驗加載方法、試驗測量方法、試驗程序等。標(biāo)準(zhǔn)適用于運載火箭整流罩錐段、支承艙、錐形級間段、助推器頭錐等錐體類結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度試驗，其他火箭艙段結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度試驗也可參照使用。標(biāo)準(zhǔn)中主要章節(jié)及內(nèi)容如下。

a）試驗?zāi)康募耙罁?jù)：試驗應(yīng)以試驗委托方提供的試驗任務(wù)書、試驗大綱或其它有效技術(shù)文件為依據(jù)。

b）試驗系統(tǒng)組成及原理：試驗系統(tǒng)一般由加載控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和試驗工裝組成，試驗時，通過加載設(shè)備和試驗工裝對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜載荷模擬加載，以驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性；通過測試設(shè)備和傳感器進(jìn)行測量，以獲取結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的力學(xué)性能。

c）試驗要求：包括試驗件、試驗設(shè)備、試驗工裝、試驗邊界約束方法、試驗場地及環(huán)境、參試人員等要求。

d）試驗加載方法：包括截面軸壓載荷加載、截面彎矩載荷加載、截面剪力載荷加載、偏置集中力載荷加載、外壓載荷加載、組合載荷加載等方法。

e）試驗測量方法：包括應(yīng)變測量、位移測量、力測量、壓力測量等方法。

f）試驗程序：包括試驗準(zhǔn)備、試驗系統(tǒng)安裝、預(yù)試驗、試驗系統(tǒng)檢查、正式試驗、試驗結(jié)束等步驟。

g）試驗報告編制：包括數(shù)據(jù)處理、報告編制內(nèi)容及文件資料歸檔等要求。

3 應(yīng)用場景和意義

在標(biāo)準(zhǔn)編制前期，編制組對國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了有針對性的調(diào)研和查證。目前檢索到的國內(nèi)外同類標(biāo)準(zhǔn)中，涉及運載火箭結(jié)構(gòu)靜力試驗的標(biāo)準(zhǔn)的主要有GJB 1027A—2005 《運載器、上面級和航天器試驗要求》、QJ 1917—1990 《彈道式導(dǎo)彈彈頭殼體靜強(qiáng)度與剛度試驗規(guī)范》、QJ 2067—1991 《彈道式導(dǎo)彈彈體靜、熱強(qiáng)度與靜、熱剛度試驗規(guī)范》、NASA-STD-5001 Structural Design and Test Factors of Safety for Spaceflight Hardware。其中GJB 1027A—2005 是航天產(chǎn)品環(huán)境試驗中最直接且具有指導(dǎo)性意義的標(biāo)準(zhǔn)。GJB 1027A—2005 制定主要參考了美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1540B、MIL-STD-1540C、MIL-STD-1540E、美國軍用手冊MIL-HDBK-340A Vol I和歐洲空間合作組織標(biāo)準(zhǔn)ECSS-E-10-13。該標(biāo)準(zhǔn)從2005 年頒布執(zhí)行，它為運載器、上面級和航天器整個研制過程的試驗計劃提供經(jīng)濟(jì)有效的依據(jù)和指導(dǎo)。該標(biāo)準(zhǔn)作為系統(tǒng)指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)，對靜強(qiáng)度試驗的方法本身涉及的內(nèi)容較少。

本標(biāo)準(zhǔn)是在充分借鑒上述國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，緊密圍繞尾翼這一運載火箭典型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析與試驗驗證兩方面內(nèi)容進(jìn)行編寫的，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容既不違背現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，同時又比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)更具有指導(dǎo)性和可操作性。

4 主要起草單位介紹

上海航天精密機(jī)械研究所（八〇〇所）隸屬于中國航天科技集團(tuán)公司第八研究院，前身為建于1958 年的原國防部五院一分院第二設(shè)計部，是我國第一代地空導(dǎo)彈研究設(shè)計單位之一，現(xiàn)主要承擔(dān)戰(zhàn)術(shù)武器總體結(jié)構(gòu)和總裝綜測、運載火箭箭體結(jié)構(gòu)和大型強(qiáng)度環(huán)境試驗等航天軍工產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)任務(wù)。六十年來，八〇〇所先后研制、生產(chǎn)了數(shù)十個型號防空導(dǎo)彈武器，多個武器型號成為國防主戰(zhàn)裝備；參與研制了風(fēng)暴一號、長征二號、長征三號、長征四號和長征五號、長征六號等新一代運載火箭；參與載人航天工程神舟飛船、天宮空間站等型號研制工作，作為中國航天和軍工行業(yè)的骨干單位，為中國航天事業(yè)和裝備現(xiàn)代化作出了杰出貢獻(xiàn)。

目前，八〇〇所具有強(qiáng)度環(huán)境試驗技術(shù)服務(wù)、輕合金材料研制、激光智能裝備開發(fā)等30余項專業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)能力，并與上海交大、哈工大、機(jī)械科學(xué)研究總院等二十余家科研機(jī)構(gòu)建立了長期合作關(guān)系。掌握了鎂合金稀土元素配比優(yōu)化、鑄造鎂合金晶粒細(xì)化、鈦合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件選區(qū)激光熔化增材制造等關(guān)鍵技術(shù)，研制了國內(nèi)尺寸最大的集超塑成形、擴(kuò)散焊、釬焊等功能于一體的真空復(fù)合成形裝備，并可在高性能輕合金材料開發(fā)、構(gòu)件快速制造、試驗檢測等方面為客戶提供一體化解決方案。