一种用于运载火箭的级间分离系统及其级间分离方法与流程

本发明涉及火箭级间分离，具体涉及一种用于运载火箭的级间分离系统及其级间分离方法。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，运载火箭作为运载工具正从一次性阶段向多次重复使用阶段迈进，对于分离子级回收复用式运载火箭而言，在保证运载火箭飞行的前提下，应尽量减少整个飞行任务期间对运载火箭分离子级结构、姿态等造成的不良影响。为避免级间分离对分离子级的热流冲击，分离子级回收复用式的运载火箭的级间分离均采用冷分离。

2、在实际应用过程中，火箭分离分为热分离和冷分离，热分离方案是利用二级发动机尾流将一级、二级火箭分离，而冷分离方式采用正反推火箭冷分离，通过正反推火箭的推力将一级、二级火箭分离，而采用热分离方式其级间段需要承受二级发动机尾流的高温高压燃气的作用，不利于回收，而正反推火箭冷分离方式，正反推火箭成本高，生产周期长且不可重复使用。

3、中国专利公开号为：cn113607006a，专利名称为：一种用于运载火箭中级间分离的气动分离系统，其包括至少一个气瓶、气源输出开关和至少一个气缸；气瓶通过充气管路连接气缸，气源输出开关设置在充气管路上，以控制充气管路的通断；在上面级箭体上设置有传力装置，传力装置与气缸中的气动推杆匹配设置；气瓶安装在分离子级箭体的前底上或级间段上；气瓶用于充入具有预设压力的压缩气体，且在气源输出开关打开时，气瓶中存储的压缩气体在经充气管路后通过气缸中的气动推杆和传力装置推动运载火箭的上面级箭体与分离子级箭体之间彼此分离。

4、在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：其虽然可以通过气动推杆实现一级、二级火箭分离操作，但是其级间分离面处并没有对应的气动解锁结构，从而在气动推杆推动分离过程中，其级间分离面并未分离的情况，从而会影响分离的平稳性和可靠性，故而适用性和实用性受到限制。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种用于运载火箭的级间分离系统及其级间分离方法，旨在解决现有技术中存在的分离平稳性和可靠性较差的技术不足。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种用于运载火箭的级间分离系统，设置在上面级箭体和下面级箭体的级间分离面位置，所述级间分离系统包括级间分离面连接解锁结构和级间分离推杆结构；

3、所述级间分离面连接解锁结构设置在所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面处，用于所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面连接及锁解；

4、所述级间分离推杆结构设置在所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面之间，用于所述上面级箭体和所述下面级箭体的推动分离。

5、进一步优选为：所述级间分离面连接解锁结构包括若干个连接解锁装置、至少一个解锁气瓶、导气管路和第一电磁阀；

6、所述连接解锁装置固定在所述上面级箭体和所述下面级箭体的级间分离面上；

7、所述解锁气瓶固定在所述下面级箭体上，且所述导气管路连接在所述解锁气瓶与所述连接解锁装置之间；

8、所述第一电磁阀固定在所述导气管路上。

9、进一步优选为：所述级间分离面连接解锁结构还包括第一备用电磁阀；

10、所述第一备用电磁阀固定在所述导气管路上，且所述第一备用电磁阀与所述第一电磁阀并联。

11、进一步优选为：所述级间分离推杆结构包括气缸支架、级间分离推杆本体、至少一个推杆气瓶、连接管路和第二电磁阀；

12、所述气缸支架固定在所述下面级箭体上；

13、所述级间分离推杆本体固定在所述气缸支架上且所述级间分离推杆本体与所述上面级箭体相抵接；

14、所述推杆气瓶固定在所述下面级箭体上，且所述连接管路连接在所述推杆气瓶与所述级间分离推杆本体之间；

15、所述第二电磁阀固定在所述连接管路上。

16、进一步优选为：所述级间分离推杆结构还包括第二备用电磁阀；

17、所述第二备用电磁阀固定在所述连接管路上，且所述第二备用电磁阀与所述第二电磁阀并联。

18、进一步优选为：所述解锁气瓶和所述推杆气瓶上均设置有带手阀的充气口和放气口。

19、进一步优选为：所述级间分离推杆本体的顶端固定有形状与所述上面级箭体的发动机喷管内型面贴合的抵压件；

20、所述抵压件抵接在所述上面级箭体的发动机喷管喉部。

21、进一步优选为：所述级间分离推杆本体固定在所述气缸支架上且顶端抵接在所述上面级箭体的外壁上。

22、进一步优选为：所述连接解锁装置的数量为至少四个。

23、第二方面，本发明还提供了一种用于运载火箭的级间分离系统的级间分离方法，所述用于运载火箭的级间分离系统，包括设置在上面级箭体和下面级箭体的级间分离面位置的分离系统，所述级间分离系统包括级间分离面连接解锁结构和级间分离推杆结构；

24、所述级间分离面连接解锁结构设置在所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面处，用于所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面连接及锁解；

25、所述级间分离推杆结构设置在所述上面级箭体和所述下面级箭体的分离面之间，用于所述上面级箭体和所述下面级箭体的推动分离；

26、所述级间分离面连接解锁结构包括若干个连接解锁装置、至少一个解锁气瓶、导气管路和第一电磁阀；所述连接解锁装置固定在所述上面级箭体和所述下面级箭体的级间分离面上；所述解锁气瓶固定在所述下面级箭体上，且所述导气管路连接在所述解锁气瓶与所述连接解锁装置之间；所述第一电磁阀固定在所述导气管路上；

27、所述级间分离推杆结构包括气缸支架、级间分离推杆本体、至少一个推杆气瓶、连接管路和第二电磁阀；所述气缸支架固定在所述下面级箭体上；所述级间分离推杆本体固定在所述气缸支架上且所述级间分离推杆本体与所述上面级箭体相抵接；所述推杆气瓶固定在所述下面级箭体上，且所述连接管路连接在所述推杆气瓶与所述级间分离推杆本体之间；所述第二电磁阀固定在所述连接管路上；

28、所述级间分离方法包括以下步骤：

29、步骤s1、给所述级间分离推杆本体充气；

30、步骤s2、给所述解锁气瓶和所述推杆气瓶充气；

31、步骤s3、对所述解锁气瓶、所述推杆气瓶和级间分离推杆本体的气压进行监测；

32、步骤s4、发射前对所述解锁气瓶和所述推杆气瓶进行补气以保证内部气压；

33、步骤s5、在所述上面级箭体和所述下面级箭体分离时，打开所述第一电磁阀，使所述解锁气瓶的高压气体进入所述连接解锁装置，完成所述连接解锁装置的解锁；

34、步骤s6、解锁完成后，所述级间分离推杆本体启动，将所述上面级箭体推出；并在所述级间分离推杆启动后，打开所述第二电磁阀，使所述推杆气瓶内的高压气体进入所述级间分离推杆本体内，对所述级间分离推杆本体补气；

35、步骤s7，所述级间分离推杆本体完全展开，分离动作完成。

36、上述技术方案具有如下有益效果：

37、1.本发明实施例的结构设置合理，其分离系统包括级间分离推杆结构和级间分离面连接解锁结构，从而可以在连接解锁的同时实现推杆分离，有利于提高箭体的分离平稳性和分离效率；

38、2.采用级间分离推杆结构和级间分离面连接解锁结构相配合，不但有利于装配操作，有利于提高装配效率，而且在使用后可以重复使用，降低了使用成本；

39、3.采用级间分离推杆结构和级间分离面连接解锁结构相配合，也有利于进行检修与维护操作，并且在地面上可检可测，有利于提高使用平稳性和安全性；

40、4.本发明实施例中，级间分离面连接解锁结构连接解锁装置、解锁气瓶、导气管路和第一电磁阀；其不但方便结构的装配操作，而且可以根据需要对解锁气瓶的气压进行检测，有利于提高使用平稳性和安全可靠性；

41、5.级间分离推杆结构包括气缸支架、级间分离推杆本体、推杆气瓶、连接管路和第二电磁阀；其不但方便结构的装配操作，而且可以根据需要对推杆气瓶的气压进行检测，有利于提高使用平稳性和安全可靠性；

42、6.该级间分离系统还设置有第一备用电磁阀和第二备用电磁阀，可以在第一电磁阀或第二电磁阀故障时仍然可以保证整个结构的运行有效性，实用性强；

43、7.该级间分离系统还设置有带手阀的充气口和放气口，可以根据需要对解锁气瓶、推杆气瓶进行充气或放气，以保证内部的气压情况，保证整体结构运行的平稳性和可靠性；

44、8.整体结构生产周期短，而且在分离过程中的冲击较小，有利于实现重复利用；

45、9、本发明实施例中方法操作便捷，也有利于进行检修与维护操作，并且在地面上可检可测，有利于提高使用平稳性和安全性。