金属隔膜式贮箱作为一种新型贮箱,其金属膜片在气体的挤压作用下紧贴液面,避免了推进剂的晃动,具有排放流量大、排出效率高、可靠性高、在侧向过载条件下能可靠排放和工况突变适应能力强等优点,广泛应用于弹、箭、星、器等各个航天器领域。金属隔膜贮箱可以实现推进剂特别是氧化剂的长期贮存,具有加注贮存期长、密封性好、质心稳定、抑制液体燃料晃动、能够采用热燃气增压、排放效率高和在失重状态下几乎不受干扰加速度影响等特点,是解决液体燃料预先加注、精确控制和长期贮存的关键,并能显著提高了航天器寿命、精度和发射机动性,因此广泛地应用于经常变轨、姿态调整频繁、机动性强的航天器中。针对金属隔膜式贮箱膜片在翻转的过程中易出现排出效率低、质心偏心、膜片褶皱、破裂等常见问题,本文以金属隔膜式贮箱膜片为研究对象,研究其厚度分布、预弯边半径对膜片翻转的影响。借助MSC.Patran/Nastan软件,通过有限元分析的方法,模拟了等厚度金属隔膜式贮箱膜片的翻转过程,发现翻转过程中膜片出现多波失稳和褶皱问题。针对出现的问题,结合厂家建议,随后设计了三种厚度设计方式进行模拟分析对比,模拟结果证明变厚度膜片的设计方式翻转特性最优。同时对膜片结构参数进行五因素四水平的正交试验分析,采取极差分析法对膜片的五个性能评价指标进行直观分析,进一步得出针对此型号贮箱的翻转特性最优的变厚度膜片设计方式。最后,通过进行“等厚度”膜片与变厚度膜片的试验对比,验证了本文模拟结果的可靠性,计算结果可为膜片的改进设计提供参考建议。