本发明涉及发射，尤其涉及一种剪切式解锁分离装置、动态测试系统及解锁力控制方法。
背景技术：
1、解释分离装置是航空航天领域的关键部件，广泛应用于整流罩分离、航天器舱段连接、太阳帆板压紧与解锁等任务，其性能直接影响航天器任务执行的可靠性与安全性。
2、现有技术中，火工解锁装置主要依靠爆炸或燃烧驱动实现解锁（如cn115355771a、cn108980156a），虽具备锁紧力大、响应迅速等特点，但会产生瞬态、高频率、高振级的分离激波，这种激波虽不破坏航天器结构，却会对内部环境敏感的电子元件及精密设备造成损伤，且伴随污染气体产生，存在明显局限性。
3、非火工解锁装置因能显著降低分离激波、结构灵活、可重复使用且无污染等优势，逐渐成为研究热点。现有非火工解锁装置多为在螺栓上设置环形的削弱槽（如cn105610000a），其存在如有如下问题：
4、（一）依赖轴向拉伸破坏解锁，在动态冲击下，金属材料会因应变率强化效应导致解锁力远大于设计值，应变率敏感效应显著，精度不足；
5、（二）这种拉断式螺栓断裂前存在颈缩过程，会造成解锁延时，影响系统响应精度与安全性，难以满足复杂任务对分离过程的严格要求；
6、（三）切割缝（缺口）处易因应力集中产生疲劳裂纹，长期使用可靠性不足，且力学模型未考虑结构细节对解锁力的影响，预测精度有待提升。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种剪切式解锁分离装置、动态测试系统及解锁力控制方法，实现迅速响应及解锁力精准控制，同时分离过程不产生有害气体，经济性和环境效益较好。
2、本发明的技术方案是：一种剪切式解锁分离装置，包括解锁螺栓、剪切保护套和辅助机构，所述解锁螺栓包括依次连接的第一螺纹段、解锁分离段和第二螺纹段，所述解锁分离段上相对设有两个削弱槽，两个所述削弱槽沿同一个方向倾斜延伸，两个所述削弱槽相互靠近的一侧末端设有通孔，所述通孔径向贯通所述解锁分离段；两个所述通孔之间设有间距，削弱槽与解锁分离段的轴线形成夹角为β，两个所述通孔的连线与解锁分离段的径向线形成夹角为α，两个所述削弱槽相互远离的一端贯通解锁分离段；所述削弱槽内填充有高强填料；
3、所述剪切保护套套装于所述解锁分离段上，所述辅助机构螺纹连接于所述第二螺纹段上，所述辅助机构限定剪切保护套在解锁螺栓上的位置。
4、上述方案中，将解锁分离段设计为倾斜的两段不相连的削弱槽，并在削弱槽的端部设置通孔，能够实现在一定冲击荷载作用下连接强度，又可保证在特定的状况下断裂，以达到解锁的目的。
5、优选的，所述解锁分离段为方形，所述削弱槽呈n形设置于方向的解锁分离段上，两个所述削弱槽的n形开口相互靠近设置。
6、优选的，所述辅助机构包括依次设置的尼龙垫圈、平垫、锥形垫圈、弹垫和螺母，所述尼龙垫圈抵接于所述剪切保护套上，所述螺母与第二螺纹段螺纹连接。
7、优选的，两个所述削弱槽在解锁分离段的轴向上错开设置。
8、本发明还提供一种动态测试系统，包括压力罐、通过转接法兰安装于所述压力罐上模拟发射管，所述模拟发射管内设有模拟发射负载，所述转接法兰和模拟发射管上贯穿设有多个上述的剪切式解锁分离装置，所述剪切式解锁分离装置的第一螺纹段连接于所述模拟发射负载上，第二螺纹段上连接有轴向拉力传感器，所述压力罐与转接法兰之间设有蝶阀。
9、本发明还提供一种采用上述剪切式解锁分离装置的解锁力控制方法，其特征在于，包括：
10、步骤一，根据削弱槽的结构参数，计算解锁分离段的解锁力fn；
11、步骤二，根据计算的解锁力fn，建立解锁力耦合模型；
12、步骤三，初定解锁分离段的材料、解锁力控制参数组，并取修正系数值，修正解锁力fn；
13、步骤四，根据初定的解锁力控制参数组建立有限元动力模型，在模型上施加修正的解锁力fn，直至解锁分离段断裂；根据模拟调整解锁力控制参数组；
14、步骤五，按步骤四获得的解锁力控制参数组试制解锁螺栓；获取应力集中系数k与α的对应关系，生成不同夹角α下的k值预测表。
15、优选的，步骤一中，解锁力fn的表达式为：
16、 (1)
17、式中，k为通孔处的应力集中系数；为解锁分离段所需的剪切力，单位为n；μ为高强填料的应力分散修正系数；
18、其中，的表达式为：
19、 (2)
20、式中，为解锁分离段材料的剪切破坏强度，单位为mpa；为解锁分离段材料的抗拉强度，单位为mpa；为解锁分离段12剪切破坏截面积，单位为m2；确定公式为：
21、 (3)
22、式中，r为通孔半径，单位mm；d为解锁分离段的厚度，单位mm；
23、μ的表达式如下：
24、 (4)
25、式中，ef为高强填料124的弹性模量，单位gpa；eb为螺栓材料的弹性模量，单位gpa。
26、优选的，步骤三中，根据公式（5）修正解锁力fn：
27、 (5)
28、根据初选的解锁分离段的材料确定值，r为通孔半径，单位mm；d为解锁分离段的厚度，单位mm；ef为高强填料的弹性模量，单位gpa；eb为螺栓材料的弹性模量，单位gpa；取k=1，修正解锁力fn。
29、优选的，步骤四中，采用分段线性塑性模型模拟解锁分离段材料的力学行为，再通过静态拉伸试验得到名义应力-应变曲线，并将其转换为真实应力-应变曲线；再根据真实应力-应变曲线建立有限元网格模型。
30、优选的，应力集中系数k值预测表如下：
31、。
32、与相关技术相比，本发明的有益效果为：
33、一、本发明将解锁分离段设计为倾斜的两段不相连的削弱槽，并在削弱槽的端部设置通孔，能够实现在一定冲击荷载作用下连接强度，又可保证在特定的状况下断裂，以达到解锁的目的；
34、二、本发明的解锁螺栓包括有第一螺纹段、解锁分离段和第二螺纹段，其具备足够的轴向抗拉强度，能实现牢固的连接功能和准确、迅速的解锁分离功能；
35、三、本发明在削弱槽中设置高强填料，其作用是在长期使用过程中分散切割缝处的应力集中，抑制疲劳裂纹的产生与扩展，从而提升装置的抗疲劳性能；
36、四、本发明在解锁螺栓上套装剪切防护套，使解锁螺栓具有较好的承载性能，如能承受剪切式解锁分离装置安装于载体上后因运输、振动等条件产生的垂向荷载；
37、五、本发明将解锁螺栓上受到的轴向冲击荷载转换位解锁分离段两个通孔圆心距所在截面的剪切破坏，既具备非火工解锁装置成本低、质量轻、结构简单、无烟尘排放等优点，也克服了现有非火工装置应变率效应较高的缺点。同时通过高强填料提升了长期使用的抗疲劳性能，保证不对载体内部的高精密零件产生损伤。