一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩的制作方法

本发明涉及一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，应用于飞行器结构。

背景技术：

1、固体运载火箭研制需解决大锥角下脉动压力、一定尺寸规模下承载优化等多种要求。需在现有技术上进行创新和改进。提升大锥角下脉动压力的承载能力、优化结构重量、设计多功能共用的组合式结构，从而适应多种需求。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，提升大锥角下脉动压力的承载能力、优化结构重量、设计多功能共用的组合式结构，从而适应了多种需求。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，包括：端头、前锥段、柱段、倒锥段、分段式纵向分离结构、组合式排气结构和螺栓盒对接框组合结构；

4、端头、前锥段、柱段、倒锥段均为两个半罩组合形成的柱体结构，前锥段、柱段和倒锥段的内部均与分段式纵向分离结构连接，且端头、前锥段、柱段、倒锥段各段间依次通过端面连接，组成固体运载整流罩结构，用于保护目标飞行器在运载火箭飞行过程中免受气动载荷、热流和其它有害环境的影响；

5、分段式纵向分离结构用于在分离前令固体运载整流罩结构完整，分离后将固体运载整流罩变为两个半罩，保证整流罩正常分离；

6、倒锥段尾端设置有组合式排气结构和螺栓盒对接框组合结构，避免排气结构对内噪声影响的组合式排气结构用于平衡固体运载火箭飞行时整流罩内外压差，螺栓盒对接框组合结构用于整流罩与控制舱之间的连接和承载。

7、进一步的，所述分段式纵向分离结构包括：纵分装置和点式连接结构；

8、纵分装置用于连接前锥段和柱段半罩，点式连接结构用于连接倒锥段半罩；纵分装置和点式连接结构组合的同时满足承载和功能性要求。

9、进一步的，纵分装置和点式连接结构的轴向间距设定为30mm-300mm。

10、进一步的，点式连接结构包括纵向分离结构螺栓盒与螺栓盒加强板，纵向分离结构螺栓盒与倒锥段连接将点式集中载荷传递至倒锥段，纵向分离结构螺栓盒在分离对接面连接分离螺栓，承受集中载荷；

11、纵向分离结构螺栓盒与倒锥段连接处还设置有螺栓盒加强板，用于扩散载荷。

12、进一步的，所述螺栓盒加强板结构边长为200mm-350mm。

13、进一步的，所述组合式排气结构包括：分离螺栓盒内进气孔、分离螺栓盒盒盖通气孔、排气孔处小整流罩以及小整流罩下端排气孔；

14、分离螺栓盒内进气孔设置在分离螺栓盒上，沿整流罩轴向设置，分离螺栓盒盒盖通气孔设置在分离螺栓盒的盒盖上，沿垂直于整流罩轴向设置；排气孔处小整流罩安装在倒锥段上，与分离螺栓盒盒盖通气孔之间围起来的区域形成小整流罩下端排气孔，小整流罩下端排气孔沿整流罩轴向分布；

15、整流罩内气体的排气路径具体为：整流罩内气体通过分离螺栓盒内进气孔进入分离螺栓盒，再依次通过分离螺栓盒盒盖通气孔和小整流罩下端排气孔后排出。

16、进一步的，固体运载火箭飞行时整流罩内外压差作用下，通过排气路径排气，同时排气孔处小整流罩避免了排气结构对内噪声的影响；分离螺栓盒内进气孔、分离螺栓盒盒盖通气孔、小整流罩下端排气孔的排气面积互相匹配。

17、进一步的，分离螺栓盒内进气孔、分离螺栓盒盒盖通气孔、小整流罩下端排气孔的排气面积设定为2000mm2-4000 mm2。

18、进一步的，所述螺栓盒对接框组合结构包括：螺栓盒和对接框，对接框上预留螺栓盒安装结构，并调整螺栓盒安装结构上的螺栓孔对接位置，使得l1＝l2，其中，l1为螺栓孔对接位置与整流罩轴线距离，l2为对接框侧壁与整流罩轴线距离。

19、进一步的，l1与l2距离的尺寸差设定为-10mm到10mm。

20、本发明与现有技术相比的有益效果是：

21、(1)本发明创新性的提出了一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩设计技术，提升大锥角下脉动压力的承载能力、优化结构重量、设计多功能共用的组合式结构，从而适应了多种需求。相关技术已通过了多项地面试验以及飞行试验验证，对类似固体运载火箭整流罩的设计验证具有非常重要的参考价值；

22、(2)本发明针对大锥角下脉动压力的更高承载需求，通过组合式设计，改变分离面对接分度圆，降低分离面杠杆效果，实现承载能力提升；

23、(3)本发明采用分段式纵分创新组合结构，使得纵分结构适应大锥角下脉动压力的需求；

24、(4)本发明采用组合转接式整流罩结构设计，首次实现了带倒锥结构整流罩水平对接、垂直对接两种总装对接模式，大幅提高了整流罩使用灵活性。此外，取消了传统转接环结构，降低四级结构重量，提高运载能力；

25、(5)本发明针对固体运载内外压差平衡需求，在分离螺栓盒处设计组合式排气结构，避免了单独排气结构对承载和内噪声的影响。

技术特征：

1.一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于包括：端头(1)、前锥段(2)、柱段(3)、倒锥段(4)、分段式纵向分离结构(5)、组合式排气结构(6)和螺栓盒对接框组合结构(7)；

2.根据权利要求1所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：所述分段式纵向分离结构(5)包括：纵分装置(8)和点式连接结构(9)；

3.根据权利要求2所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：纵分装置(8)和点式连接结构(9)的轴向间距设定为30mm-300mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：点式连接结构(9)包括纵向分离结构螺栓盒(10)与螺栓盒加强板(11)，纵向分离结构螺栓盒(10)与倒锥段(4)连接将点式集中载荷传递至倒锥段(4)，纵向分离结构螺栓盒(10)在分离对接面连接分离螺栓，承受集中载荷；

5.根据权利要求4所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：所述螺栓盒加强板(11)结构边长为200mm-350mm。

6.根据权利要求1所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：所述组合式排气结构(6)包括：分离螺栓盒内进气孔(12)、分离螺栓盒盒盖通气孔(13)、排气孔处小整流罩(14)以及小整流罩下端排气孔(15)；

7.根据权利要求6所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：固体运载火箭飞行时整流罩内外压差作用下，通过排气路径(16)排气，同时排气孔处小整流罩(14)避免了排气结构对内噪声的影响；分离螺栓盒内进气孔(12)、分离螺栓盒盒盖通气孔(13)、小整流罩下端排气孔(15)的排气面积互相匹配。

8.根据权利要求6或7所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：分离螺栓盒内进气孔(12)、分离螺栓盒盒盖通气孔(13)、小整流罩下端排气孔(15)的排气面积设定为2000mm2-4000 mm2。

9.根据权利要求1所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：所述螺栓盒对接框组合结构(7)包括：螺栓盒(17)和对接框(18)，对接框(18)上预留螺栓盒安装结构(19)，并调整螺栓盒安装结构(19)上的螺栓孔对接位置(20)，使得l1＝l2，其中，l1为螺栓孔对接位置(20)与整流罩轴线距离，l2为对接框侧壁(21)与整流罩轴线距离。

10.根据权利要求9所述的一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，其特征在于：l1与l2距离的尺寸差设定为-10mm到10mm。

技术总结
一种抗大锥角下脉动压力的固体运载整流罩，包括：端头、前锥段、柱段、倒锥段、分段式纵向分离结构、组合式排气结构和螺栓盒对接框组合结构。端头、前锥段、柱段、倒锥段均为两个半罩组合形成的柱体结构，内部与分段式纵向分离结构连接，且端头、前锥段、柱段、倒锥段各段间依次通过端面连接，组成固体运载整流罩结构。分段式纵向分离结构用于在分离前令固体运载整流罩结构完整，分离后将固体运载整流罩变为两个半罩，保证整流罩正常分离；倒锥段尾端设置有组合式排气结构和螺栓盒对接框组合结构，避免排气结构对内噪声影响的组合式排气结构用于平衡固体运载火箭飞行时整流罩内外压差，螺栓盒对接框组合结构用于整流罩与控制舱之间的连接和承载。

技术研发人员：潘忠文,林川,刘伟,杨帆,刘彬,苏晗,王群,王斌,徐秋发,谢金鑫,高影,谭指,徐林栋,高竹青,彭飞,章凌,李林生,杨柳,匡格平,胡兆财,蔡奕霖,林梦一,陈楷,王卓群,高云逸
受保护的技术使用者：北京宇航系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7