用于运载火箭中整流罩的气动分离系统的制作方法

用于运载火箭中整流罩的气动分离系统
1.本技术为申请日为2019年02月13日，申请号为201910116724.5，名称为“用于运载火箭中整流罩的气动分离系统及运载火箭”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本技术属于运载器技术领域，具体涉及一种用于运载火箭中整流罩的气动分离系统。


背景技术：

3.整流罩位于运载火箭及大部分导弹(统称运载器)的最前端，要经受飞行气流的高速冲刷，为有效载荷提供良好的罩内环境。整流罩作为保护有效载荷、维持弹箭体气动外形的重要组成部分，在运载器中广泛应用。当运载器摆脱大气环境干扰后，整流罩不再发挥作用，需要将其从运载器本体中分离出去。
4.目前，运载火箭中整流罩的分离通常采用冷分离。国内运载火箭冷分离采用的冲量装置一般为固体小火箭。固体小火箭固连于整流罩上，分离过程中固体小火箭的点火工作产生的反向推力使整流罩脱离运载火箭本体。
5.然而，固体小火箭属于火工品，其能量集中，分离过程中固体小火箭的热流会严重冲刷整流罩，这会严重影响整流罩回收后的重复使用。另外，虽然现阶段固体小火箭在国内运载火箭上应用普遍，但其本身存在性能不可直接检测的缺点，只能通过增加同批次火工品的生产数量，再抽取充足数量的产品进行地面点火试验来旁证箭上产品的性能。此类消耗性试验不仅成本高昂而且仍然无法对上箭产品的性能进行直接检测。而且火工品均由专业厂家生产，降低成本的难度很大。


技术实现要素：

6.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种用于运载火箭中整流罩的气动分离系统。
7.根据本技术实施例，本技术提供了一种用于运载火箭中整流罩的气动分离系统，所述气动分离系统安装在所述整流罩上，所述整流罩采用整体拔罩方式、两个半罩分瓣平抛方式或两个半罩分瓣旋抛方式与箭体分离；
8.所述气动分离系统包括至少一个气瓶、气源输出开关和至少一个气缸；
9.所述气瓶通过充气管路连接气缸，所述气源输出开关设置在所述充气管路上，以控制所述充气管路的通断；
10.所述气瓶用于充入具有预设压力的压缩气体，且在所述气源输出开关打开时，所述气瓶中存储的压缩气体在经所述充气管路后通过所述气缸中的气动推杆推动整流罩与箭体之间彼此分离。
11.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，所述气源输出开关采用电控式开关，其通过控制信号线与外部控制设备连接。
12.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，所述气瓶与气源输出开关连接的所述充气管路上还设置有气瓶压力检测表，所述气瓶压力检测表用于检测所述气瓶输出的压缩气体的压力。
13.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，所述与所述气瓶连接的所述充气管路的一端设置有充放气口，所述充放气口与气瓶连接的所述充气管路上设置有机械式充气开关。
14.进一步地，所述机械式充气开关与气瓶连接的所述充气管路上设置接口，所述气瓶通过所述接口与箭体增压输送系统连接。
15.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，所述气缸的一端设置有第一压力检测表，其另一端设置有第二压力检测表；所述第一压力检测表用于检测气缸充气腔的压力，所述第二压力检测表用于检测气缸排气腔的压力。
16.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，当所述整流罩采用整体拔罩方式与箭体分离时，两个以上所述气缸设置在整流罩的横向分离面上，所述运载火箭末级箭体的前端设置有传力支座；整流罩分离面解锁后，所述整流罩在所述气动推杆与传力支座的作用下与箭体分离。
17.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，当所述整流罩采用两个半罩分瓣平抛方式与箭体分离时，每个半罩上均安装一套所述气动分离系统，所述气缸的安装轴线垂直于所述整流罩的纵向分离面，所述气动推杆指向另一个半罩，另一个半罩上设置有传力支座；整流罩分离面解锁后，两个所述半罩在所述气动推杆和传力支座的作用下彼此沿垂直于所述整流罩分离面的方向平动，最终与箭体分离。
18.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，当所述整流罩采用两个半罩分瓣旋抛方式与箭体分离时，每个半罩上均安装一套所述气动分离系统，所述气缸的安装轴线垂直于所述整流罩的横向分离面，所述气动推杆指向运载火箭末级箭体的前端，所述运载火箭末级箭体的前端设置有传力支座；整流罩分离面解锁后，两个所述半罩在所述气动推杆和传力支座的作用下彼此沿各自的旋转轴转动，最终与箭体分离。
19.上述用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，所述气瓶内充入的压缩气体为压缩的空气、氮气、氦气和氢气中的一种或多种。
20.根据本技术的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中，通过将气动分离系统设置在整流罩上，整流罩采用整体拔罩方式、两个半罩分瓣平抛方式或两个半罩分瓣旋抛方式与箭体分离；并气动分离系统中设置气瓶、气源输出开关和气缸，气瓶中充入压缩气体，打开气源输出开关，气瓶通过气缸中的气动推杆产生推力，为整流罩与箭体的分离提供能源，本技术用于整流罩与箭体的分离过程中，能够避免现有技术中固体小火箭点火对整流罩冲刷，有利于整流罩的重复使用。
21.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统能够避免火工品性能无法直接检测的缺点，能够直接进行性能检测，从而避免为对飞行试验产品性能进行旁证试验而增加的产品生产和地面点火试验的成本。
22.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统原理可靠，结构简单，通用性好，还可以应用于运载火箭级间分离及有效载荷分离过程中。对于运载火箭的回收复用和运载火
箭的成本控制能够起到积极的作用。
23.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本技术所欲主张的范围。
附图说明
24.下面的所附附图是本技术的说明书的一部分，其示出了本技术的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本技术的原理。
25.图1为本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统的结构原理图。
26.图2为本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统在整流罩平抛分离时的结构分布示意图。
27.图3为图2中部分结构的俯视图之一。
28.图4为图2中部分结构的俯视图之二。
29.图5为在本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中气动推杆的作用下整流罩平抛分离的状态示意图。
30.图6为本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统在整流罩旋拋分离时的结构分布示意图。
31.图7为图6中部分结构的俯视图。
32.图8为在本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统中气动推杆的作用下整流罩旋抛分离的状态示意图。
33.附图标记说明：
34.1、气瓶；2、气源输出开关；
35.3、气缸；31、气缸推杆；
36.4、充气管路；5、喷管前端管路；6、气瓶压力检测表；7、充放气口；8、机械式充气开关；9、接口；
37.10、第一压力检测表；11、第二压力检测表；12、传力支座；
38.20、整流罩。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本技术所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本技术内容的实施例后，当可由本技术内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本技术内容的精神与范围。
40.本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
41.关于本文中所使用的“第一”、“第二”、
…
等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
42.关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方
向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
43.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
44.关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
45.关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
46.关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
47.某些用以描述本技术的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本技术的描述上额外的引导。
48.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统用在整流罩分离中时，为整流罩分离提供能源。气动分离系统安装于整流罩上，整流罩采用整体拔罩方式、两个半罩分瓣平抛方式或两个半罩分瓣旋抛方式与箭体分离。
49.如图1所示，本技术实施例提供的用于运载火箭中整流罩的气动分离系统包括至少一个气瓶1、气源输出开关2和至少一个气缸3。气缸3设置在整流罩20的横向分离面上。
50.其中，各气瓶1均与充气管路4连接，气瓶1通过充气管路4与气源输出开关2的一端连接。气源输出开关2的另一端通过喷管前端管路5与各气缸3连接。气缸3中的气动推杆31与传力支座12配合使用。
51.气瓶1用于充入具有预设压力的压缩气体，且在气源输出开关2打开时，气瓶1中存储的压缩气体在经充气管路4后通过气缸3中的气动推杆31推动运载火箭的整流罩20与箭体之间彼此分离。
52.具体地，气源输出开关2采用电控式开关，其通过控制信号线与外部控制设备连接。运载火箭飞行过程中，当需要为箭体提供气动分离冲量时，外部控制设备向气源输出开关2发送控制信号，控制打开气源输出开关2，气瓶1通过气源输出开关2和喷管前端管路5为气缸3的充气腔冲压。
53.在本实施例中，气瓶1与气源输出开关2连接的充气管路4上还设置有气瓶压力检测表6，气瓶压力检测表6用于检测气瓶1输出的压缩气体的压力。通过气瓶压力检测表6检测到的压力能够对系统是否正常进行定量分析。可以理解的是，气瓶压力检测表6可以通过电缆与气瓶压力监测设备连接。
54.在本实施例中，与气瓶1连接的充气管路4的一端设置有充放气口7。充放气口7与气瓶1连接的充气管路4上设置有机械式充气开关8。运载火箭起飞准备阶段，可以打开机械式充气开关8，通过充放气口7向气瓶1中充入压缩气体。
55.另外，还可以在机械式充气开关8与气瓶1连接的充气管路4上设置接口9，气瓶1通过该接口9与箭体增压输送系统连接，这样能够实现本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统与箭体增压输送系统的气源共用。当气瓶1与箭体增压输送系统连接时，为保证箭体增压输送系统的正常工作，可以根据箭体增压输送系统所需要的气体类型确定气瓶1中
所需充入的压缩气体的类型。
56.在本实施例中，气缸3的一端设置有第一压力检测表10，其另一端设置有第二压力检测表11。其中，第一压力检测表10用于检测气缸3充气腔的压力，第二压力检测表11用于检测气缸3排气腔的压力。通过设置第一压力检测表10和第二压力检测表11，能够测量气缸3的充气腔和排气腔的压力变化，从而检测气缸3的工作状态是否正常。可以理解的是，第一压力检测表10和第二压力检测表11均可以通过电缆与气缸3压力监测设备连接。
57.可以理解的是，根据分离前的初始状态和分离过程要求，可以确定分离力的大小，从而确定气缸3的缸径、充压压力等要求，进而核算用气量的多少，确定所需气瓶1的体积和气瓶1初始充压压力。
58.气瓶1与充气管路4之间采用螺纹连接，且连接处设置密封件，使其具备密封性。气缸3与喷管前端管路5之间采用螺纹连接或焊接，采用螺纹连接时连接处设置密封件，使其具备密封性。
59.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统在总装测试过程中，可以在各分离面尚未进行连接前给气瓶1充气，打开气源输出开关2，检查气缸3是否正常工作，也可通过气瓶压力检测表6检测到的压力对系统是否正常做定量分析；在实际飞行工况中，还可以通过对遥测到的压力信号的分析判定系统是否正常工作。
60.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统通过设置气瓶压力检测表6、第一压力检测表10和第二压力检测表11，能够在总装测试过程中或运载火箭的实际飞行过程中，辅助定量分析用于运载火箭中整流罩20的气动分离系统是否正常工作，从而能够完全避免火工品固有的无法直接进行性能检测的先天缺陷，进而能够避免为旁证飞行产品的可靠性而进行的对同批次产品增加产品生产数量并进行大范围抽检点火的消耗性旁证试验，能够显著降低成本。
61.当整流罩20采用整体拔罩方式与箭体分离时，气动分离系统安装于整流罩20上，传力支座安装于运载火箭末级箭体的前端。两个以上气缸3设置在整流罩20的横向分离面上。
62.运载火箭起飞准备阶段，通过充放气口7给气瓶1充压缩气体至所需压力。其中，压缩气体可以为压缩空气、氮气和氦气等气体中的一种或多种。
63.接收到分离信号，整流罩20分离面解锁，运载火箭中整流罩20与箭体进行分离时，气源输出开关2打开，气缸3的充气腔充压，气动推杆31推动传力支座12，使整流罩20与箭体分离。气动推杆31达到其行程而停止运动时，整流罩20与箭体之间存在相对速度。整流罩20与箭体各自继续运动直至完成分离，传力支座12随箭体发射出去，气动分离系统随整流罩20返回地面。
64.为确保分离后的整流罩20不与箭体发生磕碰，需在整流罩20上安装延时点火的侧推火箭，以将整流罩20残骸推离箭体运行弹道。
65.如图2～5所示，当整流罩20分离采用两个半罩分瓣平抛方式与箭体分离时，需在每个半罩上各安装一套气动分离系统，气缸3的安装轴线垂直于整流罩20的纵向分离面，气动推杆31指向另一个半罩，传力支座设置在另一个半罩上。接收到分离信号，整流罩20分离面解锁后，两个半罩在气动推杆31的作用下彼此沿垂直于整流罩20分离面的方向平动，最终与箭体分离。
66.如图6～8所示，当整流罩20分离采用两个半罩分瓣旋抛方式与箭体分离时，需在每个半罩上各安装一套气动分离系统，气缸3的安装轴线垂直于整流罩20的横向分离面，气动推杆31指向运载火箭末级箭体的前端，传力支座设置在运载火箭末级箭体的前端上。接收到分离信号，整流罩20分离面解锁后，两个半罩在气动推杆31的作用下彼此沿各自的旋转轴转动，最终脱钩后与箭体分离。
67.本技术用于运载火箭中整流罩的气动分离系统的原理可靠，各组件的性能均具备可检测性，且产品成本低，有利于整流罩20的回收及重复使用，有利于降低成本。
68.以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，在不脱离本技术的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本技术保护的范围。