储存推进剂用的储罐是火箭、卫星、飞船等航天飞行器不可缺少的部件。在当前航空航天飞行器动力系统中,要求动力系统用储罐具有满足长期贮存、质量轻、质心可控等要求。目前国内航天飞行器中大量使用的柱形液体推进剂储罐方案为传统的非金属囊式结构。由于非金属材料存在渗透及质心不可控等问题,无法满足长期贮存可靠性与长期工作的特点,故严重影响了飞行器的发射灵活性。因此,开展可靠性高、加注贮存期长的钛合金波纹式储罐已成为亟待解决的重要课题。本文所设计的钛合金波纹式储罐全部由钛合金材料组成,是一种可长期存放与管理推进剂的贮存装置。其主要结构包括壳体与波纹管两个部分。论文首先根据总体要求的技术指标对壳体尺寸进行设计,并对设计的壳体结构进行数值模拟与分析,以确定所设计的壳体是否满足技术参数的要求。储罐设计中波纹管作为推进剂管理装置,其有效可靠的运动成为储罐设计中的重点与难点。为充分利用材料性能,本文所设计的波纹管结构与传统钢制补偿结构不同,其极大地提高了波纹管的运动行程,使得波纹管运动过程成为一个复杂的塑性变形过程。通过改变波纹管上焊接膜片的厚度、张开角度及波高等关键尺寸参数并通过有限元仿真对波纹管在储罐内的拉伸、压缩运动过程进行模拟,对比得出最佳的设计参数。经详细计算设计后的波纹管运动过程规则平缓、受力均匀,可保证推进剂的平稳正常供应。最后,对本文研制的某飞行器用钛合金波纹式储罐进行了储罐壳体液压试验、储罐壳体气密试验、波纹管气密试验等检查试验;并抽取一部分储罐进行储罐排放试验、储罐壳体疲劳试验及储罐壳体爆破试验等验证性试验。通过上述各项试验证明,本文研制钛合金波纹式储罐的各项性能均满足性能指标要求,并对其它飞行器的钛合金波纹式储罐设计有一定的借鉴作用。