近年来,对运载火箭尤其是上面级运载器的贮箱提出了轻质、高效的新要求。由于推进剂管理模式的技术需求,均选用球形贮箱作为推进剂容器,同时需要贮箱作为主承力构件参与运载器的总体受力以提高结构效率。由于薄壁球形构件本身承受轴向载荷能力相对较弱,因此用球形贮箱作为主承力结构的总体布局设计较难实现,或需要牺牲较大重量为代价,世界各国运载火箭上面级用球形贮箱做主承力构件也少有先例。而上面级或卫星推进剂的贮箱,由于推进剂管理方式的要求,以球形贮箱结构为最佳,这时所选用贮箱仅作为存贮推进剂的容器而非承力构件,为此需另设计主承力结构,这将降低结构效率。突破球形贮箱参与主承力结构的技术难题,将对提高运载器结构效率具有重要的工程贡献。针对参与承力的球形贮箱需求,本文开展了结构设计和缩比件试验等工作,突破了承力式球形贮箱研制的关键技术,为实现轻量化轨道器结构构型提供技术支撑。基于国外同类产品的构型,通过对球形构件的承载能力和特点的理论分析发现:将承力点设置在纬度60°附近是最佳的传力点位置。设计出一种球形贮箱承力结构平台,并对其结构各组成部分开展了详细设计,利用有限元技术对该结构方案进行了应力强度和稳定性分析,评估结果表明:强度指标满足设计要求。为了验证结构设计和强度计算方法的正确性以及产品设计的工艺性,开展了球形贮箱静力试验测试研究,构建了单球体试验平台,完成了缩比试验样件力学试验,缩比件的静力试验表明:本课题设计的贮箱结构承载能力满足指标要求。