[發明專利]一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 202210046099.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114322683B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 占小紅;李悅;王磊磊;趙艷秋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F42B35/00
• 分類號: F42B35/00;F42B35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法，涉及焊接結構檢測技術領域。該裝置包括疲勞性能檢測系統、三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統，所述疲勞檢測系統包括傳感器和數據采集系統；所述三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統包括可移動式的三維掃描儀及x衍射儀。該方法在于在不破壞火箭整體結構的前提下，基于檢測裝置，實現對回收后火箭的焊接結構焊接變形、殘余應力及缺陷的檢測；同時建立數字孿生模型可預測可回收火箭再次使用的焊接結構變形、缺陷及可重復使用次數。本發明解決了可回收火箭焊接結構件的檢測方法缺失的問題，且檢測速度快，準確性好，提高可回收火箭可靠性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及焊接結構檢測技術領域，特別是涉及一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法。

背景技術

近年來，隨著航天制造技術的不斷發展，運載火箭技術已從解決“如何進入空間”轉為“如何低成本進入空間”。火箭發射成本居高不下，影響了人類開發太空的規模和效益，成本問題已然成為整個航天產業面臨的主要挑戰。火箭成本的降低主要有兩大途徑：(1)使用成熟技術和產品；(2)實現可重復使用運載火箭技術(關鍵部位及關鍵系統的可重復使用)。其中，火箭的重復使用是大幅度降低成本的重要措施，重復使用將成為未來航天運輸系統的主要發展方向之一。

太空環境極端復雜，火箭從太空中返回時速度極快，大氣阻力和氣動加熱更為明顯，而且火箭在實際服役過程中要長期承受復雜的載荷條件，甚至可能遭受意外的沖擊載荷，容易出現不易察覺的損傷，因此需要在火箭回收之后對其進行嚴格的檢測。運載火箭焊接結構的檢測是可回收火箭技術走向推廣應用的關鍵技術難題，因此可回收火箭在全壽命周期內需對相關回收箭體和關鍵部位進行檢測以及對其是否可以進行再次使用進行有效的評估。

一次性的火箭焊接結構檢測方法分為接觸式檢測手段及非接觸式檢測手段，接觸式檢測手段容易對火箭造成二次損傷；常用于火箭焊接結構件的非接觸式無損檢測手段包括超聲檢測、射線檢測、工業CT檢測和熒光滲透檢測技術等。但目前針對可回收火箭焊接結構件的檢測方法還未涉及。

發明內容

針對現有檢測手段的不足，本發明提供了一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法。該方法主要是指基于疲勞性能檢測系統、三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統以及可回收火箭數字孿生模型，實現對回收后火箭的焊接結構的檢測。目的在于在不破壞火箭焊接結構的前提下，實現火箭焊接結構的檢測，為火箭的重復使用提供一種檢測手段。

為達上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的。

一種用于可回收火箭的焊接結構檢測裝置與方法，主要包括三維掃描重構系統、疲勞性能檢測系統、殘余應力無損檢測系統以及可回收火箭數字孿生模型。其中，利用三維掃描系統來實現火箭箭體的三維重構，并將重構模型與可回收火箭原始模型進行對比，實現對火箭變形的檢測；利用殘余應力無損檢測系統來實現對火箭殘余應力的檢測；利用疲勞性能檢測系統來實現對火箭焊接結構疲勞性能的定量檢測，利用火箭焊接結構數字孿生模型，達到預測火箭焊接結構的變形、缺陷及可重復使用次數的目的。

一種用于可回收火箭的焊接結構性能檢測裝置，主要包括控制系統、疲勞性能檢測系統和三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統。

所述控制系統連接疲勞性能檢測系統和三維掃描重構及殘余應力無損檢測系統，用于控制各個檢測系統的運行；同時控制系統的計算機用于建立可回收火箭的數字孿生模型。

所述疲勞性能檢測系統用于檢測可回收火箭焊接結構的疲勞性能，包括傳感器和數據采集系統，傳感器采集的數據經數據采集系統處理后，傳送到控制系統的計算機上。