[发明专利]一种用于卫星压力容器的金属复合气口及其制造方法

说明书

本发明提供一种用于卫星压力容器的金属复合气口及其制造方法，涉及压力容器技术领域。该用于卫星压力容器的金属复合气口，包括：钛合金气嘴；铝合金连接环，一端与所述钛合金气嘴焊接，另一端用于与所述卫星压力容器连接，从而使所述钛合金气嘴与所述卫星压力容器内的腔体连通。钛合金气嘴用于与卫星流体管理系统的钛合金管路焊接，而铝合金连接环用于与铝合金材质的卫星压力容器连接，由此实现了卫星压力容器与卫星流体管理系统的过渡连接。通过钛铝金属复合气口替代了现有技术中密封圈螺栓紧固连接结构，解决了铝合金容器存储低温介质时密封圈渗漏、存储高压气体时密封性能差、在严酷动力学环境下气口结构容易出现故障等问题。

技术领域

本发明涉及压力容器技术领域，具体涉及一种用于卫星压力容器的金属复合气口及其制造方法。

背景技术

卫星、飞船及其分系统需要各种压力容器以贮存液体和气体，如卫星飞船推进系统用气瓶和表面张力推进剂贮箱，空间站推进系统、流体管理系统、环境控制与生命保障系统、科学试验和商业试验系统用各类型压力容器。

目前卫星用表面张力贮箱、金属隔膜贮箱、复合材料气瓶等容器壳体材料一般选择TC4、TA1、TA3等钛合金，由于材料比强度高，容器可以获得较高的性能因子，存储介质一般为甲基肼、四氧化二氮等化学推进用常温推进剂、氙气、氪气等电推进用高压气体等介质。

根据载人登月任务、深空探测任务等航天发展需求，推进剂携带量大大增加，载人登月飞行器、着陆器、上升器需采用大容量、大直径、高径厚比化学推进剂贮箱，深空探测飞行器也需采用大容量、大直径、高径厚比低温液态氙气、氪气推进剂贮箱。钛合金容器采用热冲压、机加等常规加工方式，由于压力机、车床等设备尺寸限制，无法加工大尺寸容器壳体；同时，旋压大尺寸铝合金壳体的加工效率、尺寸精度、结构效率远远高于其他金属材料壳体，因此载人登月任务、深空探测任务贮箱壳体材料优选铝合金。而流体管理系统管路一般均采用钛合金，贮箱气口需要与钛合金管路焊接连接，铝合金和钛合金焊接极易产生金属化合物，用常规氩弧焊等热熔焊无法获取质量合格焊缝，因此常采用密封圈螺栓紧固连接结构，然而这种连接方式会造成铝合金容器存储低温介质时密封圈渗漏、存储高压气体时密封性能差、在严酷动力学环境下气口结构容易出现故障等问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中卫星压力容器与流体管理系统管路连接结构不稳定的缺陷，从而提供一种用于卫星压力容器的金属复合气口及其制造方法。

第一方面，本发明提供一种用于卫星压力容器的金属复合气口，包括：

钛合金气嘴；

铝合金连接环，一端与所述钛合金气嘴焊接，另一端用于与所述卫星压力容器连接，从而使所述钛合金气嘴与所述卫星压力容器内的腔体连通。

进一步地，所述铝合金连接环的材质为5A06铝合金或3A21铝合金。

进一步地，所述铝合金连接环的厚度为5～8mm，直径为40～43mm。

进一步地，所述钛合金气嘴的材质为TA2钛合金或TA3钛合金。

进一步地，所述钛合金的抗拉强度≥440MPa、屈服强度≥320MPa。

进一步地，所述钛合金气嘴是由钛合金棒材加工得到的，所述钛合金棒材的直径为12～15mm。

进一步地，所述钛合金气嘴采用TA2钛合金，所述铝合金连接环采用5A06铝合金，所述钛合金气嘴与铝合金连接环之间通过过渡层连接，所述过渡层的材质为3A21铝合金。

进一步地，所述过渡层的厚度为1～1.5mm。

进一步地，所述的用于卫星压力容器的金属复合气口，还包括：气口底盘，一端与所述铝合金连接环焊接，另一端用于与所述卫星压力容器的封头焊接。