[发明专利]一种分离导向机构半实物仿真系统

说明书

一种分离导向机构半实物仿真系统，包括工装台架、上一级发动机模拟边界、下一级壳段、分离运动加载系统、载荷加载系统、分离运动控制系统和分离运动数据采集系统。上一级发动机模拟边界固定在工装台架上，下一级壳段与上一级发动机模拟边界通过分离导向机构实现套接。分离运动加载系统控制下一级壳段与上一级发动机模拟边界分离。载荷加载系统为下一级壳段提供恶劣的附加载荷。分离运动控制系统向分离运动加载系统提供分离信号，向载荷加载系统提供载荷加载信号。分离运动数据采集系统对分离运动过程中的数据进行采集和分析，对分离导向机构的分离运动特性进行分析和评估。本发明提高了研制效率，缩短了研制周期，降低了试验成本。

技术领域

本发明涉及一种分离导向机构半实物仿真系统，属于航天分离导向机构试验仿真验证技术领域。

背景技术

目前，航天有效载荷的飞行任务通常是通过多级运载火箭的发射来实现的，多级运载火箭的上一级发动机与下一级壳段之间的连接、分离是一个重要的结构功能要素。上一级发动机与下一级壳段一般以轴向对接的形式进行连接，并且上一级发动机具有的尺寸较大的喷管，包裹在下一级壳段内部。当下一子级飞行任务完成时，上一级发动机与下一级壳段进行分离。在分离过程中，下一级壳段内部的多组分离火箭提供分离动力，同时为避免下一级壳段与上一级发动机喷管出现接触与碰撞，通常设置有多组分离导向机构对分离运动进行辅助导向。在多组分离导向装置的共同作用下，将下一级壳段的分离运动轨迹进行轴向与周向约束，保证安全分离。在多级运载火箭的设计过程中，分离导向结构的试验验证是考核设计方案的重要手段，也是研制过程中的必要手段。

传统上解决以上需求，一般在空旷安全的户外，以“真实产品+多组分离火箭同时点火”的形式提供分离动力进行试验验证，存在占用场地面积大、准备周期长、试验成本高、验证方案一旦不成功出现设计反复与试验反复等问题，严重影响研制进度和设计效率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提供一种分离导向机构半实物仿真系统，代替现有1:1实物试验，提高研制效率、缩短研制周期、降低试验成本。

本发明的技术解决方案是：

一种分离导向机构半实物仿真系统，包括工装台架、上一级发动机模拟边界、下一级壳段、分离运动加载系统、载荷加载系统、分离运动控制系统和分离运动数据采集系统；

上一级发动机模拟边界固定在工装台架上，下一级壳段与上一级发动机模拟边界通过分离导向机构实现套接；

分离运动加载系统：接收到分离运动控制系统的分离信号后，控制下一级壳段与上一级发动机模拟边界分离，以模拟分离火箭作用下的分离运动；

载荷加载系统：接收到分离运动控制系统的载荷加载信号后，为下一级壳段提供恶劣的附加载荷；

分离运动控制系统：向分离运动加载系统提供分离信号，分离过程中，向载荷加载系统提供载荷加载信号；

分离运动数据采集系统：用于对分离运动过程中分离速度、位移、分离摩擦力和接触应力进行采集和分析，对分离导向机构的分离运动特性进行分析和评估，为系统方案的评价提供依据。

所述分离导向机构有四组，沿下一级壳段周向均布。

每组分离导向机构均包括长导轨和导向滑块，所述导向滑块位于上一级发动机模拟边界外壁上，长导轨位于下一级壳段内壁上，导向滑块上开有凹槽，长导轨形状与导向滑块的凹槽相匹配，且能够沿导向滑块实现轴向滑移。

长导轨与导向滑块的凹槽之间存在间隙，间隙为1mm‐3mm。

分离运动加载系统包括四组沿下一级壳段外壁周向均布的电机模块，用于为下一级壳段提供分离推力。