[發明專利]一種分離導向機構半實物仿真系統

有效

• 申請號: 201811291135.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109192041B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張雪峰;季寶鋒;閆冰;王世勛;譚指;王端志;郭岳;劉彬;高藝航;張超穎
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

一種分離導向機構半實物仿真系統，包括工裝臺架、上一級發動機模擬邊界、下一級殼段、分離運動加載系統、載荷加載系統、分離運動控制系統和分離運動數據采集系統。上一級發動機模擬邊界固定在工裝臺架上，下一級殼段與上一級發動機模擬邊界通過分離導向機構實現套接。分離運動加載系統控制下一級殼段與上一級發動機模擬邊界分離。載荷加載系統為下一級殼段提供惡劣的附加載荷。分離運動控制系統向分離運動加載系統提供分離信號，向載荷加載系統提供載荷加載信號。分離運動數據采集系統對分離運動過程中的數據進行采集和分析，對分離導向機構的分離運動特性進行分析和評估。本發明提高了研制效率，縮短了研制周期，降低了試驗成本。

技術領域

本發明涉及一種分離導向機構半實物仿真系統，屬于航天分離導向機構試驗仿真驗證技術領域。

背景技術

目前，航天有效載荷的飛行任務通常是通過多級運載火箭的發射來實現的，多級運載火箭的上一級發動機與下一級殼段之間的連接、分離是一個重要的結構功能要素。上一級發動機與下一級殼段一般以軸向對接的形式進行連接，并且上一級發動機具有的尺寸較大的噴管，包裹在下一級殼段內部。當下一子級飛行任務完成時，上一級發動機與下一級殼段進行分離。在分離過程中，下一級殼段內部的多組分離火箭提供分離動力，同時為避免下一級殼段與上一級發動機噴管出現接觸與碰撞，通常設置有多組分離導向機構對分離運動進行輔助導向。在多組分離導向裝置的共同作用下，將下一級殼段的分離運動軌跡進行軸向與周向約束，保證安全分離。在多級運載火箭的設計過程中，分離導向結構的試驗驗證是考核設計方案的重要手段，也是研制過程中的必要手段。

傳統上解決以上需求，一般在空曠安全的戶外，以“真實產品+多組分離火箭同時點火”的形式提供分離動力進行試驗驗證，存在占用場地面積大、準備周期長、試驗成本高、驗證方案一旦不成功出現設計反復與試驗反復等問題，嚴重影響研制進度和設計效率。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術不足，提供一種分離導向機構半實物仿真系統，代替現有1:1實物試驗，提高研制效率、縮短研制周期、降低試驗成本。

本發明的技術解決方案是：

一種分離導向機構半實物仿真系統，包括工裝臺架、上一級發動機模擬邊界、下一級殼段、分離運動加載系統、載荷加載系統、分離運動控制系統和分離運動數據采集系統；

上一級發動機模擬邊界固定在工裝臺架上，下一級殼段與上一級發動機模擬邊界通過分離導向機構實現套接；

分離運動加載系統：接收到分離運動控制系統的分離信號后，控制下一級殼段與上一級發動機模擬邊界分離，以模擬分離火箭作用下的分離運動；

載荷加載系統：接收到分離運動控制系統的載荷加載信號后，為下一級殼段提供惡劣的附加載荷；

分離運動控制系統：向分離運動加載系統提供分離信號，分離過程中，向載荷加載系統提供載荷加載信號；

分離運動數據采集系統：用于對分離運動過程中分離速度、位移、分離摩擦力和接觸應力進行采集和分析，對分離導向機構的分離運動特性進行分析和評估，為系統方案的評價提供依據。

所述分離導向機構有四組，沿下一級殼段周向均布。

每組分離導向機構均包括長導軌和導向滑塊，所述導向滑塊位于上一級發動機模擬邊界外壁上，長導軌位于下一級殼段內壁上，導向滑塊上開有凹槽，長導軌形狀與導向滑塊的凹槽相匹配，且能夠沿導向滑塊實現軸向滑移。

長導軌與導向滑塊的凹槽之間存在間隙，間隙為1mm‐3mm。

分離運動加載系統包括四組沿下一級殼段外壁周向均布的電機模塊，用于為下一級殼段提供分離推力。