太阳翼电爆释放冲击载荷的仿真分析和试验验证

国内航天器太阳翼的压紧释放装置绝大多数使用火工切割器作为释放的动力源,当火工切割器起爆时,会产生很大的高频冲击载荷,对压紧点附近的设备造成很大的影响。为此,文章以国内典型航天器太阳翼压紧杆式压紧释放装置为研究对象,对其冲击载荷进行分析,提出了一种仿真基础模型,通过评估火工切割器的起爆能量,避开较难分析的冲击源起爆过程,得到各个测点的冲击载荷。冲击载荷的仿真结果与试验结果进行比较,验证了仿真基础模型的有效性,并提出重点考虑火工切割器安装螺钉的建模,从而对基础模型加以修正。     

热刀致动的压紧释放装置研制

论述了一种无冲击、无污染、安全性好和地面测试时可重复使用的非火工压紧释放装置——热刀致动的压紧释放装置的原理，详细说明了设计和相关试验。     

航天器火工冲击环境防护技术现状与应用

火工冲击环境是航天器经历的最恶劣的力学环境之一,尤其以航天器与运载火箭分离时最为恶劣。火工冲击环境会影响有冲击敏感元件的设备甚至航天器的正常工作,严重时可导致发射任务失败。因此,有必要研究火工冲击环境的防护措施。文章分析了火工冲击环境特点及载荷组成,阐明了火工冲击载荷来源、作用机制及防护原则,分析了航天器系统级和部件级火工冲击防护措施的现状,在调研国内外航天器火工冲击防护措施最新进展的基础上,提出了我国航天器火工冲击防护技术的研究方向及应用建议。     

低冲击火工分离装置优化设计研究

对低冲击火工分离装置在分离过程中产生的冲击进行了研究,分析其分离冲击产生的机理,并以某低冲击火工分离装置为典型,从冲击产生源、结构设计、冲击的阻断与吸收3个环节深入开展了降冲击优化设计研究和试验验证。结果表明,采用的降冲击优化设计方法能够有效降低火工分离装置的分离冲击,可为后续同类装置的方案设计提供参考。     

用于连接与分离的非火工装置

文章主要介绍了几类航天上可用于连接与分离的非火工装置,如基于形状记忆合金(SMA)的连接释放装置,石蜡驱动器,低熔点材料释放装置。非火工装置具有冲击力小、无污染以及可重复使用等优点,非火工装置的这些优点正好是火工装置的不足之处,所以在不能使用火工装置的条件下可以考虑使用非火工装置。文章对接分离装置有一定的参考价值。     

空间模拟碎片释放装置技术方案

为配合空间碎片主动清除技术的演示验证试验,提出了一种空间模拟碎片释放装置的技术方案:由模拟碎片及分离解锁装置组成。模拟碎片不具备任何合作特征,最初通过压紧杆与分离解锁装置相连,释放时由火工切割器切断压紧杆,模拟碎片在压缩弹簧的驱动下与分离解锁装置分离。最后,通过静载、模态、运动特性分析及分离解锁试验验证了该释放装置设计的正确性。     

用于连接与分离的非火工装置

文章主要介绍了几类航天上可用于连接与分离的非火工装置，如基于形状记忆合金（SMA）的连接释放装置，石蜡驱动器，低熔点材料释放装置。非火工装置具有冲击力小、无污染以及可重复使用等优点，非火工装置的这些优点正好是火工装置的不足之处，所以在不能使用火工装置的条件下可以考虑使用非火工装置。文章对接分离装置有一定的参考价值。     

航天器火工冲击环境分析预示方法研究综述

航天器火工冲击力学环境问题是一个宽频、瞬态和强非线性的冲击动力学问题。火工冲击响应的预示涵盖结构动力学、冲击动力学、爆炸力学、高应变率材料力学行为等多学科理论。目前,工程上尚无统一、有效的预示方法。在航天工程中,航天器及其组件冲击环境条件设计以及系统级和单机缓冲设计,都迫切需要能够准确预示航天器的火工冲击响应。文章对国内外航天器火工冲击响应机理进行综合理论分析,并在系统调研分析预示方法的基础上提出了航天器火工冲击响应预示研究的重点和难点。     

一种航天器火工冲击源建模和分析方法

为解决航天器火工冲击力学环境预示中无法确定载荷力函数的问题,提出一种基于流体编程软件（Hydrocodes）的“振源系统-近场结构”一体化建模和分析方法,分析由火工品触发的航天器星箭分离机构及其他解锁释放机构的冲击过程,从中提取力函数, 实现对振源与主结构的解耦分析。以包带式星箭分离结构为例,对该方法的可行性进行研究和论证。通过对模型进行爆炸冲击直接加载和力函数的解耦加载这两轮计算结果的对比分析,初步校验了该方法的可行性。通过对模型的耦合性分析和对其简化模型的分析,进一步校验了局部建模的合理性和解耦分析的准确性。该方法是一种能够确定航天器火工冲击源函数的可行方法,为从工程上解决航天器火工冲击的响应预示问题奠定了基础。     

航天器火工冲击技术研究进展

系统总结了国内外航天器火工冲击环境预示、地面试验和减冲击技术三个方面的研究进展,并分析了国内在以上三个方面与国外航天强国的差距。在此基础上,从我国航天工程实际需求出发,分析指出了今后航天器火工冲击领域应重点开展的研究方向。     

飞行器爆炸螺栓分离冲击环境散布分析

爆炸螺栓分离装置是一种应用广泛且相对成熟的点式火工分离装置，在航天器分离中应用广泛。爆炸螺栓通过腔内炸药爆炸的拉伸、剪切力学效应，使螺栓特定部位断裂实现解锁。爆炸分离过程会产生时间短、频率高、峰值高的冲击波，对航天器结构产生冲击。分离过程中，爆炸螺栓断裂位置尺寸、炸药药量和螺栓预紧力等因素的偏差都会影响爆炸分离产生的冲击响应。通过不同设计尺寸偏差下的有限元分析计算，研究了不同因素对航天器关键位置冲击响应谱的影响。结果表明爆炸螺栓断裂位置的端面尺寸和炸药药量的变化对冲击响应谱有着显著影响。     

基于AMESim的火工作动装置仿真方法研究

针对一种小型化、低冲击活塞式火工作动装置,基于AMESim仿真软件建立了火工装置的数学模型,得出了活塞杆推力曲线的影响规律。同时进行试验验证,试验数据与仿真结果高度接近,验证了理论分析与仿真模型的正确性,大幅缩短了火工装置研制周期,并节约了研制成本,为火工装置的研究开拓了一种新型研制模式。     

航天器火工分离螺母的火工冲击环境数值仿真研究

为了研究航天器分离时火工分离螺母产生的火工冲击环境特性,了解火工冲击载荷的机制和特点,直观观测应力波在结构材料中的传播过程,使用LS-DYNA非线性有限元程序模拟了火工分离螺母的动态分离过程,给出了典型响应及输出载荷,并通过火工分离螺母-结构一体化仿真得到了星箭界面载荷,为航天器火工冲击环境防护设计提供更加真实的输入条件。     

国外非烟火动力火工技术的研究与应用现状

介绍了近年来国外在非烟火动力火工技术及其装置，尤其是高能强脉冲电爆炸技术与非烟火动力致动器的研究进展与应用状况。     

钢球式解锁螺栓分离装置的强度计算

基于失效分析方法,文章确定了某钢球式火工分离装置各组成部件的强度最薄弱环节,并针对这些环节进行了受力分析与最大承载力计算,通过计算得到了外筒壁厚与钢球直径的尺寸设计是影响分离装置总体载荷强度的关键。同时,对火工分离装置进行了分离能力与承载力的试验,结果表明文章提出的强度计算能准确估算出分离装置最大承载力,为类似航天器火工装置的尺寸设计以及小型化设计提供了理论参考依据。     

航天器火工引爆链路系统设计验证方法研究实践

火工链路设计是航天器安全设计的重要一环,其设计是否合理、验证是否充分,直接影响飞行任务的成败。为确保航天器火工装置在轨可靠工作,需要开展火工引爆链路设计验证工作。文章首先介绍了传统的火工引爆链路设计方法存在效率低、易出错的特点,然后从航天器系统角度提出了一体化火工引爆链路设计验证方案,使用基于目标导向的设计要素识别方法确保要素全面无遗漏。接着从数据融合角度建立火工引爆链路数字化仿真模型,实现数据源自动导入、仿真过程自动运行、仿真报告自动生成;最后对同一火工装置同一测试状态下的历次数据进行比对分析,确保及时发现问题。该方案可有效提高火工链路设计验证的效率和效果,为航天器火工引爆链路设计验证提供参考。     

航天器火工冲击环境数据外推技术研究

为了制定可靠的组件冲击试验条件,需要预示航天器火工冲击环境.在分析了航天器火工冲击环境预示的三类方法,包括试验法、数值分析法和数据外推法的基础上,详细总结和分析了数据外推法的国内外研究进展,并通过理论推导提出了新的数据外推公式;以大量火工冲击测量数据为参照,通过对比分析证明该数据外推公式比NASA和ESA的数据外推公式...     

一种高可靠轻量化泄压防热装置设计与验证

针对在轨具有封闭舱体的航天器发射过程中环境气压降低,需要对舱体进行即时泄压和再入过程中舱体气动防热的问题,文章基于杆式压紧释放原理提出了一种集泄压和防热两大功能于一体的高可靠作动装置。该装置在发射入轨段通过预置泄压孔实现舱内外压力平衡,入轨后通过机构作动密闭泄压孔实现气动防热功能,并给出工作到位信号。经仿真分析和试验验证,结果表明:该装置设计合理有效,并具备结构简单、轻量化、泄压效率高、可靠性高的特点,可为后续航天器舱体的主动泄压和热防护的机构产品设计提供参考。     

航天器电子产品抗火工冲击环境设计方法

根据航天器火工冲击载荷特点及结构传递和响应特性,梳理了航天器电子产品常见的冲击失效模式以及火工冲击载荷的减缓和隔离措施,通过对电子产品复杂结构进行简化,给出了冲击载荷作用下电子产品冲击响应计算和刚度计算方法。文章提出了电子产品在设计阶段进行抗火工冲击环境的设计方法,试验结果表明:给出的抗火工冲击设计方法正确且流程合理,可以作为同类电子产品抗冲击环境能力评估的参考。     

一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验

研制了一种压紧释放装置,利用分组滚棒减小释放阻力,采用微小间隙(≤0.05mm)主动控制压紧面横向位移,由形状记忆合金(SMA)丝作为装置驱动源。文章提出了求解释放阻力与SMA回复力的设计方法,并对部件关键参数进行了设计与分析。经过试验验证,在预紧载荷12 000N、供电电流2A、-15℃真空环境下,释放时间为7.6s。与测量结果相比,释放时间与回复位移计算误差小于5%。此SMA压紧释放装置结构简单、功耗低、压紧面滑动微小,适用于精密展开部件的压紧与释放。