点式分离火工冲击源仿真分析及载荷形成机理

应用航天器“振源系统-近场结构”一体化建模和分析方法,对点式分离火工冲击源的工作过程进行完整建模和数值仿真分析,提取星箭分离面的力函数。得到了高压气体和爆轰产物在腔体内往复运动、形成爆压双峰的运动规律以及关键结构件在爆压作用下往复运动与其它结构件撞击实现分离解锁的运动规律。在此基础上分析爆压载荷在分离螺母内部的传递机制,得到了星箭界面载荷由爆压载荷以及传递路径上的结构运动、撞击和材料内部压力衰减共同决定的载荷形成机理。     

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。     

低冲击分离装置冷气驱动分离过程的动力学建模与试验

介绍了一种低冲击分离装置的结构,并对冷气驱动分离试验进行了分析,依据能量守恒公式和空气动力学原理,为分离装置的冷气驱动分离过程构建了数学模型;对某型号的低冲击分离装置的冷气驱动分离过程进行了仿真和试验,仿真结果与试验数据相吻合;对冷气驱动试验过程中部分参数变化对分离过程中峰值气压的影响进行了仿真,仿真结果对分离装置的设计和优化具有指导意义。     

一种新型纤维缠绕壳体水压试验装置

介绍了一种新型纤维缠绕水压试验装置，其特点是根据固体发动机推力情况设计活塞直径，将原有试验封闭的后堵盖改为活塞式卸载装置，从而降低壳体后接头的受力。试验中后接头轴向位移和转角分别下降15．6％和42．1％。该装置结构简单，活塞与缸体之间行程顺畅，动密封结构密封良好。     

支撑角对低冲击分离装置分离过程影响动力学仿真

介绍了一种低冲击分离装置的结构,并对其冷气驱动分离试验进行了分析.依据能量守恒定律和空气动力学原理,为分离装置的冷气驱动分离过程构建了数学模型;借助数学模型,对分离装置中扇形块两端的支撑角对分离过程的影响进行了仿真和分析.通过仿真结果可发现,扇形块顶端支撑角的变化对分离过程中分离时间和峰值气压的影响很小,而扇形块底端支撑角的改变则会引起分离时间和峰值气压的明显变化.因此,在保证分离功能可靠实现的前提下,可通过减小扇形块底端支撑角来降低分离过程的冲击响应.该结论对分离装置的设计和优化具有指导意义.     

高超声速飞行器级间分离偏差干扰仿真

以大气层内高超声速条件下级间分离过程为对象,研究了利用蒙特卡洛方法对随机偏差干扰下的这一过程进行仿真分析的途径。分析了随机偏差对分离运动的影响,建立了能够支持偏差耦合仿真的分离动力学模型与分离运动特征值计算模型,建立了利用蒙特卡洛方法进行分离过程仿真的具体流程,最后通过算例验证了模型的合理性与仿真方法的有效性。研究结果表明,通过蒙特卡洛方法可实现对随机偏差干扰下高动压分离过程的运动范围、潜在风险以及失败概率进行定量预测。     

载人航天器连接分离装置的选择,设计和模拟分析

连接分离装置是载入航天器上广泛使用的关键装置之定，本文结合载人航天器发展的实际需要，研究 人航天器连接分离装置的选择、设计和计算分析等问题。对国内外航天器上所使用的几种主要的连接分离装置进行了对比分析，探讨了载人航天器连接分离装置 矣设计方案，并重点对燃气驱动的连接分离装置作了细致的分析、计算，建立了该类连接分离装置的数学模型。在此基础上开发了一个能够对该类连接分离装置进行模拟分析的具有交互功能的     

活塞式水平弹射装置内弹道性能研究

水平弹射装置主要用于空基导弹武器的发射,提高其弹射内弹道性能对武器的成功和安全发射具有重要意义。针对某活塞式水平弹射装置的内弹道工作过程进行了研究,建立了弹射工作过程的力学分析模型,并结合零维内弹道理论,完成了内弹道数学模型的构建。基于MATLAB软件编制了计算程序,采用四阶龙格-库塔法求解其内弹道方程组,并能够根据所设计的弹射药型模拟计算高、低压室压强曲线和导弹运动规律。同时,考虑点火过程对弹射的影响,建立了引燃药柱的燃烧模型,对内弹道仿真计算程序进行了优化,并将优化后的内弹道程序计算结果与试验数据进行了对比。结果表明,仿真计算结果与试验曲线吻合较好,误差在5%以内,可为同类型的水平弹射内弹道性能预测提供理论指导和借鉴。     

一种涡卷弹簧分离螺母装置设计及仿真分析

航天器的连接与分离技术是航天运输系统中的关键技术,连接分离装置作为该技术领域的关键装置,一直是航天领域的重要研究内容。针对航天器连接与分离的要求,提出一种涡卷弹簧非火工分离螺母装置,并对装置进行结构设计。涡卷弹簧是装置的关键部分,直接影响涡卷弹簧分离螺母装置的承载和工作特性。对涡卷弹簧的张力和扭矩特性进行分析,并通过仿真分析研究涡卷弹簧分离螺母装置的工作特性。     

基于蒙特卡罗方法的小卫星偏心分离动力学分析

对小卫星单星偏心分离动力学进行了研究。建立了基于多体动力学理论的偏心在轨分离模型,用ADAMS平台对小卫星分离过程动力学进行仿真,结果显示两者误差小于0.15%,验证了仿真模型的正确性。用Monte-Carlo法对分离动力学性能进行了优化,分析了不同因素对分离角速度和分离速度的敏感度,给出了三种优化方案。     

基于形状记忆合金的空间分离装置研究进展

航天器需要分离装置实现空间分离功能,传统的火工品分离装置存在高冲击、高污染以及不可重复使用等缺点,形状记忆合金（shape memory alloy, SMA）可以有效解决传统火工品分离装置的不足。文章对国际上基于形状记忆合金的空间分离装置（shape memory alloy release device, SMARD）的研究现状进行了概述,对不同类型的 SMA 分离装置的研究进展加以介绍,进一步分析了用于微小卫星的分离装置研究进展;分别从承载能力、质量、体积、冲击性能、分离时间、重置性、兼容性七个方面对这些装置进行了分析对比,提出了进一步开发新型SMARD的建议,为SMARD的选择、设计和深入研究提供有益的参考。     

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。     

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。     

基于纳米吸能流体的火工点式分离装置缓冲技术研究

运载火箭火工点式分离装置工作时具有强冲击载荷特性,为有效降低冲击峰值,提出了一种基于纳米吸能流体结构的冲击缓冲技术。首先进行纳米吸能流体的吸能原理研究,建立其本构关系,揭示影响其吸能密度的主要因素;其次开展火工装置有限空间内的纳米吸能流体缓冲结构设计;最后通过有限元仿真与试验验证其缓冲性能。试验结果表明,本文设计的基于纳米吸能流体的缓冲结构,吸能密度高达122.8 J/g,冲击力峰值较空载条件下降了59.2%,冲击加速度峰值下降了63.4%。     

分离螺母的关键设计参数分析

分离螺母是一种火工连接分离装置 ,用于卫星和火箭的分离机构。本文介绍了分离螺母的作用原理 ,对燃气压力、支撑角、螺纹角和载荷的关系进行了分析。在螺栓载荷和设计约束条件一定的情况下 ,改变分离的支撑角可引起轴向和径向载荷的变化 ,从而影响分离螺母的分离能力。为保证分离螺母正常工作并有合适的裕度 ,应合理设计支撑角的大小。     

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。     

星箭锁紧装置黏滞摩擦系数的影响因素研究

星箭锁紧装置是卫星与火箭连接的关键机构。装置中的V形卡块在预紧力施加过程中,易发生偏斜,使得星箭分离配合面接触不均匀,产生应力集中,导致星箭分离面黏着磨损。研究了星箭锁紧装置中的V形卡块和上下端框的铝合金摩擦副在不同影响因素下摩擦系数的变化,探究了温度、正压力以及铝合金表面粗糙度对界面黏着和黏滞摩擦系数的影响。研究结果表明,硫酸阳极化处理的2A14T6-2A14T6比较适合作为摩擦副材料,在加工和锁紧过程中,应合理控制其粗糙度、温度和正压力,以避免黏着磨损。     

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。