非火工包带式星箭分离技术研究进展

对目前国际上几种较为典型的非火工包带式星箭分离装置的研究状况进行了综述,按照包带连接位置和解锁方式的不同对其进行了分类。主要针对熔断式、形状记忆合金式、电子触发式、热电螺母触发式和电机驱动式包带分离装置的工作原理、主要性能特点和应用背景等进行了简要的分析,指出其潜在的问题与优势。介绍了国内学者对非火工包带分离装置的研究现状,对未来高性能非火工包带式分离装置应用新材料、新型电子装置及直流电机的发展趋势做出了预测与展望,为设计新型装置提供思路。

刚性包带式星箭连接装置解锁分离过程动力学分析

刚性包带式星箭连接装置能够为重型运载火箭提供更高的星箭连接承载能力,但对其分离释放过程的动力学研究尚未深入。该研究建立刚性包带式星箭连接装置非线性动力学分析模型,采用显式动力学仿真法分析了包带接头分离速度、分离冲击响应和捕获运动规律,研究解锁时间和预紧力等因素对分离与捕获过程的影响规律。结果表明:延长解锁时间和减小预紧力会导致包带接头分离速度降低,卫星冲击载荷减小,与捕获器接触时长增加,与脱离端框时间延后,甚至可以改变包带分离运动规律,引起卫星倾斜分离,在工程应用中应综合考虑。

刚性包带式星箭连接装置非线性静力学分析与结构优化

刚性包带式连接装置是适应运载火箭重型化发展趋势而提出的新型星箭连接方式。建立预紧状态下的刚性包带及端框结构非线性静力学模型,分析其在轴向承载时的结构强度和连接刚度特性,并结合轴对称等效和参数化建模技术,通过优化截面形状参数提升对整体连接性能。结果表明:包带与端框之间“线-面”接触位置的结构应力较为集中;增加包带结构轴向尺寸、减小包带V形槽角度和加深包带与端框咬合配合深度能够有效提升刚性包带连接刚度;通过截面形状优化,可在结构强度和质量限制条件下,使刚性包带连接性能提升70%以上.

基于集总平均经验模态分解法(EEMD)的星箭解锁分离机构冲击响应分析

基于集总平均经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),提出一种星箭解锁分离机构冲击响应信号分析新方法。通过EEMD,将星箭解锁分离机构解锁过程的冲击信号分解成不同模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)。结果表明前两阶模态分量IMF主要为冲击引起的高频振动,而IMF3之后为冲击激励引起的不同阶固有模态振动和局部振动,并通过模态实验验证了分析的正确性。

基于振动台电枢的界面力监测和力限振动控制试验方法及其工程应用

文章针对大型航天产品对界面力定量化试验的工程应用需求,提出一种基于振动台电压电流的界面力监测方法,建立界面力的获取程序和基于界面力评估的加速度振动控制方法,通过刚性模拟配重试验验证了方法的正确性,并通过两型包带振动试验进一步验证了方法的有效性和实用性。该方法可避免传统振动试验中采用加速度控制存在的过试验问题,为航天器有效载荷精细化设计和试验验证提供参考。

星箭解锁分离装置中摆臂的动力学分析

在非火工甚低点式星箭解锁分离装置工作过程中,要求星箭分离在很短的时间内完成以及避免在星箭分离过程中产生较大的冲击力对其他重要的敏感元器件造成损害,因此在星箭解锁分离装置中摆臂旋转时间及由其与圆柱壳体碰撞产生的碰撞力对于整个分离过程的影响是不可忽略的。主要通过运用动力学及Herz接触理论对星箭解锁分离装置中一级摆臂、二级摆臂进行动力学建模及分析,运用数值分析软件对模型进行仿真计算,得出摆臂旋转时间和碰撞冲击力的仿真曲线,并通过实验验证理论模型的正确性;仿真分析结果与试验结果对比表明数据规律一致性较好,计算结果具有较高的可信度。

长征四号运载火箭星箭分离装置发展及思考

长征四号系列运载火箭经历近百次发射,星箭分离装置作为运载火箭的重要结构与机构产品,直接关系着发射任务的成败。星箭分离装置产品从无到有,不断丰富和完善,它的研制先后经历了从单一到多样、从多样到系列化、产品化等阶段。对星箭分离装置的研制历程和关键技术进行综述,并基于星箭分离技术研究现状对分离装置的后续发展提出了展望。