大型柔性整流罩抛罩多体动力学仿真

在考虑结构弹性变形、空间大范围相对运动，以及弹性运动与刚体运动耦合的基础上，建立了运载火箭整流罩的有限元分析模型。采用MSC．NASTRAN和ADAMS软件仿真模拟了新一代大运载火箭整流罩不同设计方案的地面分离，并与试验结果进行了比较。分析表明，整流罩的多个仿真模拟分离参数与试验值较为接近，证明本文的整流罩抛罩多体动力学仿真方法有效。     

弹簧组件对大型弹性整流罩分离动力学的影响

大型整流罩仿真分析与试验预示是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术。采用高精度非线性显式动力学分析方法,对某大型弹性整流罩有无导向孔的2种设计方案分别进行显式动力学分析,比较了2种方案的分离特性及罩内可用包络空间,分析了弹簧顶杆与导向孔等的接触作用对整流罩分离的影响,并结合原型整流罩地面分离试验对仿真结果进行了对比验证。计算结果表明,含导向孔的整流罩分离速度更快,呼吸变形更小,弹簧顶杆与整流罩的接触作用能有效地限制整流罩的呼吸变形。试验结果验证了数值分析结果,这对新一代运载火箭的研制具有一定参考价值。     

大型整流罩分离动力学简化建模及仿真分析

为有效简化大型整流罩分离过程的数值分析工作,采用柔性多体动力学分析软件———ADAMS/Flex对大型整流罩结构进行了有限元建模简化技术研究,并在离散化简化模型的有效性验证基础上探讨了大型整流罩分离过程中质心运动、罩内可用空间包络及铰链力的变化规律;同时,对比分析了分离面解锁前因弹簧作用导致的整流罩初始装配弹性变形对整流罩分离动力学行为的影响。结果表明,给出的大型薄壁加筋整流罩结构的简化建模方法合理可行,可作为整流罩简化建模基本依据;忽略初始弹性变形的抛罩动力学分析可用作整流罩分离运动规律研究的基准工况;整流罩分离过程中的"呼吸运动"对柱段角点处影响最为严重,而越靠近罩体顶端其影响越小。     

运载火箭整流罩内主动降噪控制技术

运载火箭整流罩内的声振环境对有效载荷的可靠性和发射任务的成败至关重要。为改善整流罩内低频声振问题，首先从数学原理上介绍了用于主动降噪(ANC)系统的自适应滤波器和通道辨识的方法;其次针对运载火箭整流罩特定情况，建立反馈式滤波最小均方值(FxLMS)-ANC系统控制模型，并在实验室环境下搭建硬件实验平台;最后针对噪声频谱分布的不同特点开展宽带、窄带、宽带与窄带组合式ANC实验。结果表明:采取ANC控制对噪声抑制效果明显，特别是对功率谱峰值所在的频点实施窄带降噪，降噪效果更为突出。实验室环境下所得的实验结论，验证了在运载火箭整流罩内ANC的潜力。     

风云系列近地轨道卫星整流罩透波口设计方法

针对风云系列近地轨道卫星铝合金蜂窝夹层结构的整流罩对无线电信号具有屏蔽功能,若在整流罩抛弃前接收卫星信号以监视卫星状态,就需要在卫星整流罩上开设透波口。提出了根据运载火箭理论飞行弹道设计结果和测站位置,计算测站跟踪运载火箭或卫星时,测量线在各时间节点的α和β角,并根据卫星天线装箭状态下在整流罩内的相对位置关系,精确计算测量线在整流罩壳体上轨迹的方法,设计出满足测站接收卫星信号的整流罩透波口开设的最小区域。既实现了整流罩抛弃前对卫星状态的监视,又最大限度地减小对卫星整流罩结构强度的影响,确保卫星整流罩的安全。     

复合材料整流罩声学等效建模与低频隔声性能研究

运载火箭发射过程中的恶劣噪声环境会导致整流罩内部电子设备失效。开展整流罩的内声场环境预测以及隔声分析,对其降噪研究和优化设计具有重要意义。复合材料整流罩舱壁大量使用蜂窝夹芯板,基于蜂窝夹芯结构精细化模型开展整流罩内声场环境预示计算量大,无法适用。本文建立了复合材料蜂窝夹芯板的力/声学等效模型,并利用精细化模型验证等效模型的精度;进一步基于有限元-边界元方法对某整流罩结构进行低频声振分析;同时,对整流罩的隔声量进行了评价。结果表明:整流罩内声场在频率为160 Hz附近声学环境较为恶劣,整流罩的降噪研究应针对该频段进行。     

日本为H－2火箭设计新整流罩

日本为Ｈ－２火箭设计新整流罩日本的川崎重工业公司已与日本宇宙开发事业团合作，为Ｈ－２火箭设计了三种新整流罩，并已对其中两种进行了初步的工厂开罩试验。这几种整流罩可分别用于直径为４米或５米左右的卫星的单星发射或双星搭载发射，将在本世纪末之前陆续投入使用...     

某卫星整流罩分离仿真分析

基于多体动力学用MSC/Adams软件建立了卫星整流罩分离模型.仿真获得了卫星整流罩分离角速度、旋转角和旋转铰链力载荷;分析了不同弹射筒峰值压力和不同铰链构型的分离.结果发现:铰链构型对卫星整流罩两半罩分离脱钩角的影响较大,而峰值压力几无作用.另发现,若适当加大弹簧推力器蓄能,可在运载火箭关机时用轴向过载的骤降效应实现卫星整流罩分离,提高卫星整流罩分离可靠性.     

多孔材料在整流罩内中高频降噪的应用与优化研究

基于JCA模型，采用有限元仿真和声学试验获取了三聚氰胺泡沫和吸音棉的声学参数，采用统计能量分析（SEA）方法建立了某卫星-整流罩的系统级模型。通过与混响室试验结果进行对比，验证了模型的正确性；并通过仿真和试验获取了两种材料对整流罩内噪声环境的降噪效果，分析了厚度、敷设率和敷设位置对降噪效果的影响。结果表明，采用结合Biot理论的SEA方法能有效预测整流罩内中高频噪声环境及多孔材料降噪效果；总降噪量与厚度、敷设率和敷设位置关系紧密，采用多孔材料降噪时应综合考虑以上因素。     

气动载荷对整流罩分离特性影响的仿真计算研究

文章利用有限元软件Abaqus中的流-固耦合分析模块CEL仿真计算了整流罩平抛分离过程,对比研究了气动载荷对整流罩分离过程的影响,并与试验进行了对比。结果表明,计算与试验结果吻合较好,分离初始时刻罩内负压所产生的气动载荷严重阻碍整流罩的正常分离,造成整流罩与内部有效载荷的碰撞干涉。仿真计算可为今后整流罩地面分离试验验证提供新的途径。     

大型薄壁缠绕型复材壳体的振动特性研究

为研究大型薄壁缠绕型复材壳体的结构振动特性,基于复合材料层合板理论,采用有限元方法建立了某型号整流罩壳体结构细观分析模型,开展了整流罩壳体的模态仿真,以工程中常用的随机振动输入条件进行了振动特性分析研究,并进一步仿真分析了铺层方式、壳体厚度等关键参数对于整流罩壳体结构振动特性的影响规律。结果表明:壳体厚度对整流罩壳体呼吸模态的影响较大,随着模态阶数的升高,在同一振型情况下,厚度对材料结构的性能影响愈来愈大,在工程中常用的随机振动输入条件作用下,厚度变化对结构低频振动响应的影响较小;铺层方式对整流罩壳体的振动特性影响显著,当0°、45°和90°铺层同时存在的情况下,其低频振动特性相对较好,故通过优化铺层方式来提高整流罩壳体刚性是更为有效的措施。     

动态新闻

<正>长征五号乙运载火箭整流罩分离试验取得圆满成功据中国载人航天工程网2015年1月12日报道,长征五号乙运载火箭整流罩第一次分离试验在天津新一代运载火箭产业基地取得了圆满成功。该型整流罩是国内在研型号中长度最长、质量最大的整流罩。因此,分离难度大、分离过程复杂,给安全分离和回收提出了新的挑战。为此,科     

进气道整流罩保形减阻设计研究

提出了一种尾喷管与进气道整流罩保形设计方案,既保持导弹外形特征不变,又与尾喷管内型面实现一体化保形设计。采用CFD方法对尾喷管及整流罩底部内外流场进行了一体化数值模拟,分析了保形设计对进气道整流罩底阻的影响。结果表明,导弹高速飞行时,采用保形设计能减小进气道整流罩的底阻;补燃室压强越高,进气道整流罩底阻越小,从而验证了该设计方案的可行性。     

整流罩纵向解锁机构装配与同步调整

整流罩的纵向连接和解锁系统采用了一套全新的拉杆—锁钩机械系统。系统中32把锁用36根拉杆连接形成串联系统，在0.02s、最大位移30mm范围内同步解锁半罩分离。通过工艺攻关制定了纵向解锁装配协调方案,解决了整流罩64件锁接头、32把锁、44个导向销的协调加工与装配难题；制定了32把锁同步解锁调整方案和工艺方法。用可靠的工艺措施保证了整流罩的同步解锁。     

长征二号E火箭有效载荷整流罩分离技术

长征二号E运载火箭使用大型整流罩。由于大型整流罩的刚度较差、弹性变形较大,它的连接、解锁、分离都有一定的难度。长征二号E火箭的整流罩,采用“平移-翻转”分离方法。该方法与常规的蚌壳式分离方法不同,利用爆炸螺栓和导爆索为整流罩解锁,半罩平移15mm后,在弹簧力矩作用下绕铰链轴翻转,解决了半罩平移运动的碰撞与弹性变形问题。该分离方法经过飞行检验,获得成功。     

美国航天产品焊接技术一瞥

航天飞机的外贮箱,是八十年代世界上大型铝合金低温压力容器焊接技术的先进典型。产品结构尺寸大,焊接工作量也大。箱长46.9m直径8.4m,结构材料主要是2219铝合金。液氧箱由前整流罩、后整流罩,圆柱段,T形法兰框、箱底等     

长征二号F火箭逃逸系统整流罩装配技术

针对长征二号F火箭逃逸整流罩纵向连接结构及解锁系统的技术要求,从整流罩各部段的对接桁、解锁接头的装配质量及精度入手,通过装配工装,增加过程控制,消除各部段的铆接变形,提高装配质量与精度及协调性。改进解锁机构的装配工艺,减小解锁机构的摩擦力,确保逃逸系统整流罩的同步解锁。     

滨海发射场火箭整流罩空调控制策略研究

直流式整流罩空调在夏季高温、高湿、高盐雾环境中,存在制冷量有台阶、热工影响因素多、受环境影响大、响应特性差等问题,对此展开分析,提出了比例积分微分(Proportion-al Integral Derivative,PID）控制、温湿度解耦、制冷量台阶处理等空调控制策略,并对其进行试验验证,结果表明该措施有效。采用该控制策略对航天器进行环境保障,满足航天器对火箭整流罩内的温湿度要求。     

简讯

美国火箭故障调查有进展调查发现，雅典娜２火箭发射伊克诺斯１遥感卫星失败是设计问题所致。该火箭使用电连接器来沿着箭体侧边向整流罩发送分离指令。整流罩先利用导爆索同上面级进行周向分离，数毫秒后再根据第二道指令让罩的两瓣进行垂直分离。但分析表明，周向分离产...     

火箭整流罩声振环境缩比特性研究

针对火箭整流罩全尺寸声振环境试验过程中难度大、成本高的问题，通过量纲分析的方法建立了缩比模型的相似准则，研究并获得了缩比模型与原模型之间内部声场、壁面振动加速度的关系，并使用声学有限元方法(FEM)进行了仿真计算。仿真结果表明，缩比模型与原模型场点处声压级相吻合，壁面振动加速度成一定的比例关系，符合缩比准则结果。该方法为火箭整流罩的声振环境预示和试验提供了理论依据。