本发明专利技术公开了一种多自由度的级间分离试验装置，属于运载火箭级间分离试验领域。包括试验架车、偏航转轴、U型支撑架、以及第一俯仰支耳和第二俯仰支耳，U型支撑架包括横梁和固定在横梁两端的相互平行的竖梁，横梁的中间处被所述转轴的一端穿入以使U型支撑架能相对偏航转轴转动，第一俯仰支耳和第二俯仰支耳相对固定在所述U型支撑架的竖梁上，且第一俯仰支耳和第二俯仰支耳位于同一平面内，第一俯仰支耳和第二俯仰支耳用于支撑分离体。本发明专利技术还公开了利用以上装置进行级间分离试验的方法。本发明专利技术装置和方法能较为真实的模拟多自由度条件下的级间分离过程。
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度的级间分离试验装置及试验方法
本专利技术专利属于运载火箭级间分离试验领域，具体涉及到一种多自由度的级间分离试验装置及试验方法。
技术介绍
运载火箭入轨飞行过程中，为了减少消极质量，通常在每级火箭工作完毕后，采用级间分离方式抛掉不需要的质量。因此，级间分离是运载火箭飞行过程中的一项关键时序，直接影响了飞行试验的成败。级间分离有热分离、冷分离两种方式，一般由为实现各种分离功能所需的引爆装置和分离机构组成，其中分离机构包括分离解锁装置和分离冲量装置。上面级与分离体在分离机构作用下，产生轴向相对运动至到安全分离；同时，受发动机矢量偏差、火工品爆炸冲击、大气等干扰因素的影响，上面级与分离体会产生俯仰、偏航两个方向上的相对运动。火箭研制过程中，为了获取级间分离系统的设计参数或者验证级间分离系统设计方案的正确性，需要进行级间分离试验。级间分离试验主要包括原理性试验、分离解锁试验、地面模拟分离试验、多系统联合分离试验等。其中，原理性试验的目的是验证分离方案原理的正确性，试验产品可采用缩比件，试验装置通常很简单；分离解锁试验的目的是获得级间分离时刻的冲击环境，试验产品采用结构件和1：1装药的解锁装置；地面模拟分离试验的目的是验证分离结构的合理性、协调性，通常是在地面模拟失重环境条件下进行，专利授权号ZL201010537898.8的中国专利《一种平衡重力的级间分离试验装置及试验方法》即属于此种类型；多系统联合分离试验的目的是对分离系统设计的合理性进行综合验证，试验产品由分离环节相关系统参加。针对多系统联合分离试验，通常结合上级发动机热试车进行。当级间分离时序开始时，在分离机构的作用下，分离体在轨道道架车上进行轴向方向上的运动，而在俯仰与偏航两个方向上的自由度通常会受到限制，因此无法真实地模拟实际分离过程。因此，需要开发一种新型的级间分离试验装置或者方法，能使多系统联合分离试验能真实的模拟实际分离过程。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种多自由度的级间分离试验装置及试验方法，其目的在于，设置俯仰支耳和偏航转轴，实现分离体在执行分离试验中的偏航和俯仰，从而能较为真实的对实际分离过程进行模拟，消除了传统试验装置无法模拟分离体在俯仰与偏航两个方向的运动的缺陷。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种多自由度的级间分离试验装置，其特征在于，其包括试验架车、固定在试验架车上的偏航转轴、活动连接在偏航转轴的U型支撑架以及固定在U型支撑架端口的第一俯仰支耳和第二俯仰支耳，所述U型支撑架包括横梁和固定在横梁两端的相互平行的竖梁，所述横梁的中间处被所述偏航转轴的一端穿入以使U型支撑架能相对偏航转轴转动，所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳相对固定在所述U型支撑架的竖梁上，且第一俯仰支耳和第二俯仰支耳位于同一平面内，所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳均用于支撑分离体，工作时，所述试验架车设置在活动轨道上，分离体通过所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳设置在U型支撑架上上，所述U型支撑架能相对所述偏航转轴转动以实现所述分离体的偏航，所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳支撑在分离体两侧以实现所述分离体的俯仰。进一步的，其还包括金属卡箍，所述金属卡箍两端上均设置有分别用于连接所述第一俯仰支耳和所述第二俯仰支耳的接口，所述金属卡箍用于箍扎所述分离体。按照本专利技术的另一方面，提供了一种如上所述装置进行级间分离试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据分离体的形状计算获得分离体的质心位置，根据所述分离体的质心位置，在分离体上设置金属卡箍，保证金属卡箍与分离体的质心位于同一平面，将金属卡箍两端的接口分别与所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳上相连接，保证所述分离体的质心、所述金属卡箍、所述第一俯仰支耳和第二俯仰支耳均位于同一平面上；S2：将试验架车设置在在活动轨道上；S3：执行试验，使分离体在分离机构作用下进行分离运动。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：试验过程中，分离体设置在上面级的尾部，第一俯仰支耳和第二俯仰支耳支撑住分离体，分离体能以俯仰支耳为转动轴实现俯仰转动或者说是俯仰调整，俯仰支耳设置在成字母“U”形状的U型支撑架上，U型支撑架设置在偏航转轴上，使得整个U型支撑架连带受U型支撑架支撑的分离体均能发生偏航，因而，整个试验装置实现了对实际分离过程的真实模拟。此外，在具体进行试验时，保证分离体的质心、俯仰支耳以及金属卡箍位于同一平面内，保证了与真实的级间分离过程吻合。附图说明图1是本专利技术实施例的多自由度的级间分离试验装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例的多自由度的级间分离试验装置的应用实例图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-试验架车2-U型支撑架3-偏航转轴41-第一俯仰支耳42-第二俯仰支耳5-活动导轨6-金属卡箍7-分离体具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是本专利技术实施例的多自由度的级间分离试验装置的结构示意图，由图可知，本专利技术的一种多自由度的级间分离试验装置包括由试验架车1、U型支撑架2、偏航转轴3、第一俯仰支耳41、第二俯仰支耳42以及金属卡箍6。其中，试验架车1应满足与活动导轨5对接关系，已能使试验架车1能放置在活动导轨5上，试验架车1上固定有偏航转轴3，偏航转轴3譬如为柱状，其一端固定在试验架车1的梁上，另一端活动连接在U型支撑架2的横梁中央，实现U型支撑架通过偏航转轴3安装在试验架车1上。U型支撑架2的相互平行的竖梁上相对设置有第一俯仰支耳41和第二俯仰支耳42。金属卡箍6两端设置有连接所述第一俯仰支耳41和第二俯仰支耳42的接口，金属卡箍6将分离体7箍扎住后，金属卡箍6两端的接口分别与第一俯仰支耳41和第二俯仰支耳42相固定连接，实现将分离体7设置在U型支撑架上。以上的通过箍扎方式将分离体7连接在U型支撑架上的方式，能防止分离体7发生过度俯仰。进行级间分离试验时，第一俯仰支耳41、第二俯仰支耳42、金属卡箍6以及分离体的质心在同一平面上。因为，实际的级间分离过程中，分离体和上面级间只是轴向连接，分离体实际分离时，其质心位置决定了分离过程。所以，为了较为真实的模拟实际分离过程，需要第一俯仰支耳41、第二俯仰支耳42、金属卡箍6以及分离体的质心在同一平面上。在实际工程实践中，作为优选的，可对俯仰、偏航两个方向进行一定的限位，保证分离体俯仰角度不超过10°、偏航角度不超过20°。图2是本专利技术实施例的多自由度的级间分离试验装置的应用实例图，譬如设定某火箭二级分离的多系统联合分离试验采用了本专利技术所述的试验装置，三级发动机作为对接结构，放置在三级发动机轨道架车上，分离体7放置在试验架车1的U型支撑架2上，试验架车1与三级发动机轨道架车均放置在活动导轨5上。分离体为二级分离体，与三级发动机通过级间分离面连接。金属卡箍6箍扎住分离体7的一半。本专利技术装置进行试验的方法包括如下步骤：S1：根据分离体的形状计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多自由度的级间分离试验装置，其特征在于，其包括试验架车(1)、固定在试验架车上的偏航转轴(3)、活动连接在偏航转轴(3)的U型支撑架(2)以及固定在U型支撑架(2)端口的第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)，所述U型支撑架(2)包括横梁和固定在横梁两端的相互平行的竖梁，所述横梁的中间处被所述偏航转轴(3)的一端穿入以使U型支撑架(2)能相对偏航转轴(3)转动，所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)相对固定在所述U型支撑架的竖梁上，且第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)位于同一平面内，所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)均用于支撑分离体(7)，工作时，所述试验架车(1)设置在活动轨道(5)上，分离体(7)通过所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)设置在U型支撑架上(2)上，所述U型支撑架(2)能相对所述偏航转轴转动以实现所述分离体(7)的偏航，所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)支撑在分离体两侧以实现所述分离体的俯仰。
【技术特征摘要】
1.一种多自由度的级间分离试验装置，其特征在于，其包括试验架车(1)、固定在试验架车上的偏航转轴(3)、活动连接在偏航转轴(3)的U型支撑架(2)以及固定在U型支撑架(2)端口的第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)，所述U型支撑架(2)包括横梁和固定在横梁两端的相互平行的竖梁，所述横梁的中间处被所述偏航转轴(3)的一端穿入以使U型支撑架(2)能相对偏航转轴(3)转动，所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)相对固定在所述U型支撑架的竖梁上，且第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)位于同一平面内，所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)均用于支撑分离体(7)，工作时，所述试验架车(1)设置在活动轨道(5)上，分离体(7)通过所述第一俯仰支耳(41)和第二俯仰支耳(42)设置在U型支撑架(2)上，所述U型支撑架(2)能相对所述偏航转轴转动以实现所述分离体(7)的偏航，所述第一俯仰支耳(41)和第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁纪秋，陈波，刘萧磊，项斌，胡长伟，黄雷，王博哲，彭威，吴继华，胡适，陈旭，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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