骆洪志，郭彦明，吴会强

（北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

引 言

“长征五号”运载火箭作为中国新一代大型运载火箭，以大幅提升中国进入空间能力为目标，是中国由航天大国向航天强国迈进的重要支撑和显著标志[1-2]。箭体结构系统作为运载火箭的重要系统之一，是整个运载火箭的基础[3]。5 m直径大型箭体结构在研制过程中突破了一系列技术难题[4]，构建了5 m级大型箭体结构产品体系，比如5.2 m直径大型多功能冯.卡门整流罩、5 m直径大型低温贮箱、5 m大集中力承载舱段、5 m直径大型复合材料防热尾段等为典型代表的箭体结构产品设计，实现了箭体结构产品尺寸从3.35 m到5 m的巨大跨越[2,4,5-6]。采用创新设计理念，针对大型箭体结构的特点，结合理论计算[7]、有限元分析和静力试验等验证方法，建立了一套适用于5 m级大型箭体结构产品设计的理论方法体系。大力推动新材料的使用，实现箭体结构材料体系更新换代，比如贮箱主体结构采用2 219铝合金全面替代传统的2A14铝合金，壳段中采用低密度镁合金、钛合金型材和旋压薄壁管材，以及PMI闭孔刚性泡沫等一系列新材料[8-9]，解决了轻量化设计难题，实现了箭体结构精细化与多功能一体化。

1 大型低温贮箱结构设计与优化

“长征五号”运载火箭采用全新的Φ5 m直径大型低温贮箱结构，具有直径大、容积大、载荷工况复杂、结构效率要求高、可靠性要求高等特点，是目前国内规模最大、难度最高的液体推进剂贮箱，除具有贮存和输送液氢燃烧剂和液氧氧化剂功能外，还具有承受整个箭体传递的轴压、弯矩、剪力以及推进剂管理系统带来的内压载荷等能力。……