一种多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及火箭部段分离技术的领域，尤其涉及一种多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置。


背景技术：

2.多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具。从尾部最初的一级开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机开始工作，使火箭继续加速前进。多级运载火箭在进行级间或其他分离过程时，为了保证分离过程的顺利完成，分离掉的部段不能触碰到上一级的喷管及其他部件。因此，需要让已经分离掉的部段沿着火箭轴线方向向下运行一小段距离，以此来确保分离掉的部段与上一级火箭不发生触碰。
3.现有的多级运载火箭通常使用导向机构完成上述过程。导向机构具有导向作用，分离后的壳段将会沿着火箭中心轴线方向向下运动一段距离，该距离近似等于导向机构的行程，从而防止分离掉的部段触碰到上一级的喷管及其他部件。
4.在火箭实际飞行过程中，火箭完成部段之间的分离还需要一个小火箭提供推力，但这个小火箭在提供部段分离所需推力的同时也会在火箭的径向方向上产生一个推力，这个推力会影响到导向机构的正常工作。为防止导向机构失效，故需要提前对导向机构的性能进行测试。
5.如附图1所示，现有的测试导向机构13的装置通常是在待分离的两个壳段3之间安装弹簧5，弹簧5释放后弹簧5的弹力的分力可以提供一个模拟小火箭影响导向机构13的径向力。在正式试验时，如附图2所示，需要将分离前的上一级壳段3与待分离的下一级壳段3用吊绳6竖直悬吊。弹簧5安装于支架4之间，从而模拟火箭真实飞行中小火箭推动部段分离后待分离的下一级壳段3在导向机构13的导向作用下与上一级壳段3分离的过程，最终完成对导向机构13性能的测试。
6.上述测试导向机构13的装置所需的操作工序较多，需要额外制作提供弹力的弹簧5以及固定弹簧5用的支架4。而且支架4和弹簧5均需要装配到壳段3里，对操作水平要求很高。另外上述测试装置对弹簧5性能的要求也很高，在试验中如果弹簧5被卡住或者因为其他问题影响了弹簧5的性能，将会使整个试验失败，故有待改进。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置，通过在待分离的下一级壳段上增加配重块，并且利用多条绳索实现将分离前的上一级壳段与待分离的下一级壳段倾斜悬吊，从而实现利用配重块的重力的分力来模拟小火箭影响导向机构的径向力，最终达到精确的对火箭分离时导向机构的性能进行试验的目的，具备工作结构简单、操作方便、实施过程高效精确等优点。
8.为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：
9.一种多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置，与火箭本体连接，所述火箭本
体包括第一部段、第二部段和导向机构，所述导向机构位于第一部段和第二部段之间，所述导向机构对于待分离的第二部段具有导向作用，包括测试机构，所述测试机构包括配重块和牵引绳索，所述配重块用于与第二部段连接，所述牵引绳索包括斜拉牵引绳、第一吊绳和第二吊绳，所述第一吊绳与第一部段顶端的连接处和第二吊绳与第一部段顶端的连接处关于火箭轴线对称，所述第一吊绳的长度小于第二吊绳，所述斜拉牵引绳用于与第二部段的底端连接且斜拉牵引绳与第二部段的连接处和第一吊绳与第一部段的连接处位于火箭本体的同一母线上。
10.通过采用上述技术方案，当火箭本体被第一吊绳和第二吊绳悬吊起来后，由于第一吊绳的长度小于第二吊绳，故火箭本体的姿态处于倾斜状态，同时斜拉牵引绳与第二部段的连接处和第一吊绳与第一部段的连接处位于火箭本体的同一母线上，故火箭本体同时处于斜拉牵引绳、第一吊绳和第二吊绳的牵引下，处于并维持稳定的倾斜姿态。在对导向机构的性能进行测试时，由于配重块与第二部段连接，配重块的重力在火箭径向方向上的分力即为本测试装置模拟出的小火箭影响导向机构的径向力。在配重块的重力在火箭径向方向上的分力的持续作用下，即可测试导向机构的承载能力防止在火箭实际飞行时小火箭在径向方向上的推力损坏或影响导向机构的正常工作，同时可以测试导向机构在正常情况下以及小火箭的影响下能否完成火箭部段分离中的导向作用，彻底完成对导向机构的测试。
11.本实用新型进一步设置为：所述配重块安装于第二部段的底部。
12.通过采用上述技术方案，避免了将配重块装配于火箭壳段内部的繁琐操作，简化了配重块安装过程中的工序，提高了测试效率。
13.本实用新型进一步设置为：所述配重块为圆柱体形，且所述配重块的直径与第二部段的直径相同。
14.通过采用上述技术方案，配重块的形状与第二部段的形状相适配，使得配重块的重心位于火箭本体的轴线上，便于设计人员计算配重块在火箭径向方向上的分力，从而使得对导向机构的性能测试结果更为精确。
15.本实用新型进一步设置为：所述配重块与第二部段刚性连接。
16.通过采用上述技术方案，配重块与第二部段刚性连接避免了配重块的重心任意改变位置，便于设计人员计算配重块在火箭径向方向上的分力，从而使得对导向机构的性能测试结果更为精确。
17.本实用新型进一步设置为：所述配重块与第二部段通过螺栓实现可拆卸连接。
18.通过采用上述技术方案，配重块与第二部段通过螺栓连接既保证了配重块与第二部段刚性连接，又实现了配重块与第二部段之间的可拆卸连接，便于工作人员更换不同质量的配重块，从而提供对导向机构不同大小的在火箭径向方向上的分力，便于对导向机构的性能进行测试。
19.本实用新型进一步设置为：所述第二吊绳和斜拉牵引绳的长度可调节设置。
20.通过采用上述技术方案，第二吊绳和斜拉牵引绳的长度改变后即可改变火箭轴线与水平面之间的夹角，即在配重块的质量不变的前提下改变了配重块的重力在火箭径向方向上的分力的大小，便于对导向机构的性能进行测试。
21.本实用新型进一步设置为：所述斜拉牵引绳远离第二部段的一端的悬吊位置可调节设置。
22.通过采用上述技术方案，调节斜拉牵引绳的角度更加方便快捷，提高了测试效率。
23.本实用新型进一步设置为：所述斜拉牵引绳在第一部段和第二部段分离后处于松弛状态。
24.通过采用上述技术方案，当火箭本体完成分离，即第一部段和第二部段完成分离后，第二部段在重力的作用下会先在导向机构的导向作用下而沿着火箭轴线的方向向下运动，之后便做自由落体运动。在此过程中斜拉牵引绳处于松弛状态避免了斜拉牵引绳在第二部段向下移动的过程中对第二部段的拉力影响测试装置对导向机构性能的测试，提高了测试精度。
25.综上所述，本实用新型实现的有益效果如下：
26.(1)利用配重块的重力在火箭径向方向上的分力作为本测试装置模拟出的小火箭影响导向机构的径向力。在配重块的重力在火箭径向方向上的分力的持续作用下，即可测试导向机构的承载能力防止在火箭实际飞行时小火箭在径向方向上的推力损坏或影响导向机构的正常工作，同时可以测试导向机构在正常情况下以及小火箭的影响下能否完成火箭部段分离中的导向作用，彻底完成对导向机构的测试；
27.(2)本测试装置只需要安装简单的绳索和配重块，无需复杂的结构和繁琐的操作工序，省时省力且成本很低，具有很高的经济性和实用性；
28.(3)仅通过改变配重块的质量或调整绳索的角度即可测试导向机构在不同的径向力的作用下的性能，大大提高了测试的效率；
29.(4)由于配重块的重心位于火箭本体的轴线上，配重块的重力的分力可精确的测量计算，从而提高了测试的精准度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为现有的测试导向机构的装置的结构示意图一；
32.图2为现有的测试导向机构的装置的结构示意图二；
33.图3为多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置的结构示意图。
34.附图标记
35.1、火箭本体；11、第一部段；12、第二部段；13、导向机构；2、测试机构；21、配重块；22、牵引绳索；221、斜拉牵引绳；222、第一吊绳；223、第二吊绳；3、壳段；4、支架；5、弹簧；6、吊绳。
具体实施方式
36.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.如附图3所示，一种多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置，与圆柱体形的火箭本体1连接。火箭本体1包括第一部段11、第二部段12和导向机构13，第一部段11和第二部段12均为圆柱体形，在本实施例中，规定第一部段11为上一级火箭箭体，而第二部段12为待分离的下一级火箭箭体。
38.导向机构13位于第一部段11和第二部段12之间，导向机构13对于待分离的第二部段12具有导向作用，使第二部段12在与第一部段11分离后沿着火箭轴线向下运动，从而避免分离掉的第二部段12触碰到上一级火箭箭体的喷管及其他部件。
39.多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置包括测试机构2，测试机构2包括配重块21和牵引绳索22。
40.配重块21为形状规则且质地均匀的圆柱体形块状，且配重块21的直径与第二部段12的直径相同。配重块21的材质可根据实际情况而定，在本实施例中可为铅块，铁块或质地均匀的其他合金等。配重块21通过螺栓刚性连接于第二部段12的底部，且配重块21的重心位于火箭本体1的轴线上。
41.牵引绳索22包括一根斜拉牵引绳221、一根第一吊绳222和一根第二吊绳223。
42.第一吊绳222与第一部段11顶端的连接处和第二吊绳223与第一部段11顶端的连接处关于火箭轴线对称设置。
43.斜拉牵引绳221用于与第二部段12的底端连接，由于本实施例中的配重块21已经刚性连接于第二部段12的底部，故在本实施例中斜拉牵引绳221与配重块21的底端连接。同时，斜拉牵引绳221与第二部段12的连接处，在本实施例中为斜拉牵引绳221与配重块21的连接处和第一吊绳222与第一部段11的连接处位于火箭本体1的同一母线上。
44.第二吊绳223和斜拉牵引绳221的长度可调节设置，且第一吊绳222的长度小于第二吊绳223。从而使得火箭本体1同时处于斜拉牵引绳221、第一吊绳222和第二吊绳223的牵引下，处于并维持稳定的倾斜姿态。
45.斜拉牵引绳221远离第二部段12的一端的悬吊位置可调节设置，使得调节斜拉牵引绳221的角度更加方便快捷，提高了测试效率。同时，斜拉牵引绳221在第一部段11和第二部段12分离后处于松弛状态。
46.上述实施例的实施原理为：
47.在使用本多级火箭级间分离导向机构的性能测试装置来对导向机构13的性能进行测试时，首先，根据实验内容确定所需的配重块21的质量。由于配重块21通过螺栓刚性连接于第二部段12的底部，故避免了将配重块21装配于火箭壳段内部的繁琐操作，简化了配重块21安装过程中的工序。同时通过螺栓连接既保证了配重块21与第二部段12刚性连接，又实现了配重块21与第二部段12之间的可拆卸连接，便于工作人员更换不同质量的配重块21，从而提供对导向机构13不同大小的在火箭径向方向上的分力。配重块21为形状规则、质地均匀的圆柱体形块状，故配重块21的重心位于火箭本体1的轴线上，便于设计人员计算配重块21在火箭径向方向上的分力，从而使得对导向机构13的性能测试结果更为精确。
48.其次，还需要确定第二吊绳223和斜拉牵引绳221的长度。由于第一吊绳222的长度小于第二吊绳223，且第二吊绳223和斜拉牵引绳221的长度可调节设置，故确定了牵引绳索22的长度后可使得被悬吊起来的火箭本体1和螺栓连接于第二部段12底部的配重块21处于稳定的倾斜姿态。配重块21的重力在火箭径向方向上的分力即为本测试装置模拟出的小火
箭影响导向机构13的径向力。
49.当分离开始时，在配重块21的重力在火箭径向方向上的分力的持续作用下，即可测试导向机构13的承载能力，防止在火箭实际飞行时小火箭在径向方向上的推力损坏或影响导向机构13的正常工作，同时还可以测试导向机构13在正常情况下以及小火箭的影响下能否完成火箭部段分离中的导向作用，完成对导向机构13的测试。
50.在第一部段11和第二部段12分离后，第二部段12在重力的作用下会先在导向机构13的导向作用下而沿着火箭轴线的方向向下运动，之后便做自由落体运动。在此过程中斜拉牵引绳221处于松弛状态，避免了斜拉牵引绳221在第二部段12向下移动的过程中对第二部段12的拉力影响测试装置对导向机构13性能的测试，提高了测试精度。
51.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。