一种平抛分离整流罩及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种平抛分离整流罩及其设计方法。本发明专利技术平抛分离整流罩通过结构件位置布局进行质心位置优化，使两个半罩质心对称，保证分离姿态最大程度一致，与末级碰撞风险大大降低；独特设计的预埋件配合加强筋，可承受整流罩分离产生的冲击载荷，将冲击载荷分散到蒙皮上，防止整流罩局部破坏，既可以采用蜂窝减轻整流罩的重量，又可以保证整流罩耐冲击，结构不变形；解决蜂窝夹层结构不耐冲击的问题。分离机构及其底座的设计，使作动杆与作动筒脱离后，作动杆绕分离机构底座转动微小角度后被限位，防止作动杆与有效载荷磕碰；分离过程中端框的直线导向区域可与导向杆配合导向，可有效防止左、右半罩相对箭体的转动，避免与罩内结构磕碰。结构磕碰。结构磕碰。

【技术实现步骤摘要】
一种平抛分离整流罩及其设计方法


[0001]本专利技术属于运载火箭
，具体涉及一种平抛分离整流罩及其设计方法。

技术介绍

[0002]当运载火箭在大气中飞行时，整流罩用于保护有效载荷，以防止有效载荷受气动加热及声振等有害环境的影响。运载火箭飞行至大气层较为稀薄的高度时，需将整流罩进行分离。整流罩的平抛分离方式，是先通过整流罩与火箭末级解锁，然后整流罩的两个半罩之间解锁，再通过安装在整流罩内的分离机构的作用让整流罩从末级的上方进行剥开式分离。
[0003]在整流罩分离过程中，整流罩的惯性、分离装置作用力的偏离以及分离装置的形位公差等都可能会造成整流罩与有效载荷发生碰撞；此外，传统的整流罩分离过程中两个半罩姿态不受控，分离风险较大，且传统的设计中，为防气动热和抗烧蚀作用，将整个端头帽与半罩壳体固连，这种结构形式会导致整流罩结构质量质心不对称，导致两个半罩分离姿态差异大，不利于整流罩的分离。
[0004]同时，具有质量轻、可设计性强的优点的蜂窝夹层结构已被广泛应用于火箭整流罩，但整流罩分离时的侧向冲击力容易造成蜂窝夹层结构的壳体损伤、变形，会影响整流罩罩体结构和分离机构的正常工作。
[0005]综上，整流罩的结构设计仍存在许多不足，设计能够满足高过载环境的抛罩技术及耐横向冲击的罩体结构是火箭整流罩设计面临的难点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种平抛分离整流罩及其设计方法，本专利技术的设计方案既可以减轻整流罩的重量，保证其耐冲击，又可以提高分离安全性，并解决平抛分离整流罩防热密封问题。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术提供一种平抛分离整流罩，包括第一半罩和第二半罩，所述第一半罩包含第一端头帽、壳体、设置于壳体上的加强筋、预埋件、第一分离机构底座；
[0008]所述第二半罩包含第二端头帽、壳体、设置于壳体上的加强筋、预埋件、第二分离机构底座、火工品；
[0009]所述预埋件上设有减重槽和两个对称的耳片，所述预埋件和加强筋相连，所述第一分离机构底座和第二分离机构底座固定于预埋件上；
[0010]所述平抛分离整流罩还包括分离机构，所述分离机构包括作动杆、侧向支撑、活塞、后端盖、作动筒；所述作动筒设置于后端盖上，所述侧向支撑设置在壳体内侧壁上，用于支撑作动筒，所述作动杆设置在作动筒内，所述活塞滑动设置在作动筒底部；
[0011]所述第一分离机构底座设有铰接孔，第一分离机构底座与作动杆铰接；所述后端盖与第二分离机构底座固定连接。
[0012]进一步地，所述第一分离机构底座与作动杆的一端铰接，铰接处设置有限位机构，限制作动杆在第一分离机构底座上的转动。
[0013]进一步地，所述平抛分离整流罩下部设有对接端框，平抛分离整流罩通过对接端框对接安装在火箭末级上，所述火箭末级上设置有限位杆，所述对接端框具有直线导向区域，整流罩分离过程中，限位杆对直线导向区域进行限位，使分离时第一半罩和第二半罩沿直线运动。
[0014]进一步地，所述导向杆采用不锈钢材料，并涂润滑脂，减小分离过程中罩体直线导向区域运动的摩擦力，装配的时候导向杆与直线导向区域优选留有0
‑
1mm间隙。
[0015]进一步地，所述预埋件形状与整流罩曲面相适应，两端耳片与加强筋相连；预埋件背面中间区域设有减重槽，所述减重槽周围镶有螺丝钢套，作为分离机构底座的安装接口。
[0016]减重槽不能贯穿设置，因为贯穿后预埋件可承力的面积会变小，达不到要求，且减重槽贯穿后，会影响预埋件的刚度。
[0017]进一步地，所述第一半罩设有端头挡流板和壳体挡流条，所述端头挡流板下陷安装于端头帽中，所述壳体挡流条安装于第一半罩壳体边缘。
[0018]进一步地，所述端头挡流板采用抗烧蚀材料，例如可采用玻璃钢或高温合金钢。
[0019]进一步地，所述壳体采用蜂窝夹层结构，采用芳纶纸基蜂窝，蜂窝内外两侧覆盖蒙皮，蒙皮采用碳纤维材料，所述加强筋与蒙皮粘接。需设置加强筋的地方可先把蜂窝移除，再填入加强筋，蜂窝与加强筋之间的间隙填充发泡胶。
[0020]进一步地，所述预埋件采用铝合金或钛合金材料。
[0021]本专利技术还提供如上述的平抛分离整流罩的设计方法，其特征在于，包括：
[0022]通过计算出整流罩左、右半罩质心位置，通过结构件位置布局进行质心位置优化；
[0023]式中m为半罩总质量，x
i
、y
i
、z
i
分别为各组件的x、y、z坐标，m
i
为各组件的质量；计算的坐标系是以整流罩理论尖点为原点，舱段的对称中心轴线为X轴，指向尾部为正，Y轴指向第二半罩分离方向，X、Y、Z满足直角右手定则；
[0024]根据分离机构冲击力大小和整流罩外形及尺寸设计预埋件的尺寸及结构形式；根据冲击力大小设计减重槽位置及尺寸。
[0025]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0026]通过结构件位置布局进行质心位置优化，使两个半罩质心对称，保证分离姿态最大程度一致，与末级碰撞风险大大降低；
[0027]独特设计的预埋件配合加强筋，可承受整流罩分离产生的冲击载荷，将冲击载荷分散到蒙皮上，防止整流罩局部破坏，既可以采用蜂窝减轻整流罩的重量，又可以保证整流罩耐冲击，结构不变形；解决蜂窝夹层结构不耐冲击的问题。
[0028]分离机构及其底座的设计，使作动杆与作动筒脱离后，作动杆绕分离机构底座转动微小角度后被限位，防止作动杆与有效载荷磕碰；分离过程中端框的直线导向区域可与导向杆配合导向，可有效防止左、右半罩相对箭体的转动，避免与罩内结构磕碰。
附图说明
[0029]图1为平抛分离整流罩外形示意图；
[0030]图2为平抛分离整流罩仰视图；
[0031]图3为图2的A向剖面视图；
[0032]图4为第一半罩结构示意图；
[0033]图5为第二半罩结构示意图；
[0034]图6为预埋件结构示意图；
[0035]图7为分离机构结构示意图；
[0036]图8为图7的B向剖面视图；
[0037]图9为分离机构立体图；
[0038]图10为第一分离机构底座示意图；
[0039]图11为第二分离机构底座示意图；
[0040]图12为对接端框直线导向区域和导向杆示意图；
[0041]图13为端头挡流板示意图。
[0042]符号说明：1
‑
第一半罩，11
‑
第一端头帽，111
‑
端头挡流板，12
‑
第一分离机构底座，121
‑
销轴，122
‑
铰接孔，2
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第二半罩，21
‑
第二端头帽，22
‑
第二分离机构底座，3
‑
对接端框，31
‑
直线导向区域，4<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平抛分离整流罩，包括第一半罩和第二半罩，其特征在于，所述第一半罩包含第一端头帽、壳体、设置于壳体上的加强筋、预埋件、第一分离机构底座；所述第二半罩包含第二端头帽、壳体、设置于壳体上的加强筋、预埋件、第二分离机构底座、火工品；所述预埋件上设有减重槽和两个耳片，所述预埋件和加强筋相连，所述第一分离机构底座和第二分离机构底座固定于预埋件上；还包括分离机构，所述分离机构包括作动杆、侧向支撑、活塞、后端盖、作动筒；所述作动筒设置于后端盖上，所述侧向支撑设置在壳体内侧壁上，用于支撑作动筒，所述作动杆设置在作动筒内，所述活塞滑动设置在作动筒底部；所述第一分离机构底座设有铰接孔，第一分离机构底座与作动杆铰接；所述后端盖与第二分离机构底座固定连接。2.根据权利要求1所述的一种平抛分离整流罩，其特征在于，所述第一分离机构底座与作动杆的一端铰接，铰接处设置有限位机构，限制作动杆在第一分离机构底座的转动。3.根据权利要求1所述的一种平抛分离整流罩，其特征在于，所述平抛分离整流罩下部设有对接端框，平抛分离整流罩通过对接端框对接安装在火箭末级上，所述火箭末级上设置有限位杆，所述对接端框具有直线导向区域，整流罩分离过程中，限位杆对直线导向区域进行限位，使分离时第一半罩和第二半罩沿直线运动。4.根据权利要求3所述的一种平抛分离整流罩，其特征在于，所述导向杆采用不锈钢材料，并涂润滑脂。5.根据权利要求1所述的一种平抛分离整流罩，其特征在于，所述预埋件形状与整流罩曲面相适应，预埋件背面中间区域设有减重槽，所述减重槽周围镶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周思博，翟海涛，胡吉军，徐国伟，代志刚，刘家欣，李义飞，严波，黄小青，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：