针对未来空间站扩展舱体和月球基地建造对大型密封舱的需求,分析中国空间站平台资源和充气密封舱的技术特点,提出了载人充气密封舱系统设计方案。分别研制了3种不同功能和构型的充气密封舱,基于货运飞船分步骤上行进行飞行试验验证。各飞行方案既相互独立又逐步递进,技术风险低,不会影响空间站主任务开展。利用ABAQUS软件对充气密封舱进行仿真,结果表明:折叠状态下的充气密封舱刚度和强度可满足飞行器上行要求,在轨充气展开后,舱体结构基频随充气压力上升而增大,柔性结构强度可承受在轨内外压差。

载人航天器密封结构有低漏率、高可靠、长寿命等要求。文章对载人航天器中的穿舱法兰、舱门、阀门等密封结构及其典型的失效模式进行了分析。对于静密封,针对压缩量过大导致橡胶密封圈加速老化和低温下导致橡胶密封圈接触应力降低的原因进行了剖析;对于动密封,分析了剪切应力过大导致橡胶密封件疲劳磨损、长期静置导致粘附和密封槽设置不合理导致局部压缩量不足等现象。通过对失效机理的分析,结合改进措施的仿真分析验证和试验验证效果,提出了各类典型结构部位、在不同使用条件下的密封设计规范。