《表1 国际空间站密封舱（柱段）结构对比》

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《高强韧铝合金结构壁板研究进展》

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如图4.a所示，国际空间站多功能后勤舱（MPLM）的圆柱段壁板为±45°斜置正交与纵向三向加强筋，锥段为径向与轴向加内表加强筋。图4.b所示的哥伦比亚舱（Columbus）结构壁板采用了“米字型”四向加筋结构，密封舱结构与MPLM类似，柱段采用了双层缓冲屏防护结构，锥段结构为单层防护，考虑到在轨服役时间，并提高其临界裂纹长度与碎片撞击生存能力，结构蒙皮厚度设计为4.8mm，详细结构设计形式见表1。国际空间站实验密封舱（JEM-PM）与后勤舱密封段（ELM-PS）采用了等格栅结构壁板（Isogrid Structure），筋条为等边三角形结构，各向承载能力相当，可靠性高，结构蒙皮厚度为4.8mm，见图4.c。国际空间站命运号（Destiny）实验舱结构壁板筋条为斜置正交结构，与日本、欧洲的空间站舱段的筋条结构相比，结构简单而且筋条密度小、可靠性高，结构减重效果明显。国际空间站多功能货舱（Zarya/FGB）与服务舱（Zvezda）由俄罗斯设计制造，其舱段结构设计、选材与结构壁板形式与国际空间站其他舱段存在明显差异，材料为俄制AMA-6铝合金，结构壁板筋条为正置正交结构，整体结构耐损伤容限性能略差，需要通过出舱活动在轨增加防护机构，见图4.d[5]。我国空间站密封舱结构壁板材料多选用5A06铝合金，结构形式主要为正置正交加强筋结构，结构设计以强度、刚度与可靠性考核为主，对结构损伤容限未作详细设计考虑。从空间站密封舱体发展趋势来看，铝合金网格式结构壁板已成为主流设计，尽管各国在蒙皮结构、筋条的形式、尺寸参数等设计参数上存在差异，且材料选择体系不尽相同，但结构壁板的损伤容限设计与空间碎片防护需求也成为未来铝合金结构壁板在航天应用领域的重要发展方向。