[发明专利]一种运载火箭的级间冷分离结构

说明书

本发明公开了一种运载火箭的级间冷分离结构，包括前舱体，尾端连接有分离弹簧顶杆支架；后舱体，前端通过级间分离连接解锁装置和前舱体的尾端相连；后舱体上连接有与分离弹簧顶杆支架的位置对应的分离弹簧支座；级间分离连接解锁装置用于锁定前舱体和后舱体，并在接收到分离指令后解除前舱体和后舱体之间的锁定；分离弹簧组件，弹性支撑在分离弹簧支座和分离弹簧顶杆支架之间，具有为前舱体和后舱体提供分离冲量的弹性件。通过在前舱体和后舱体之间设置分离弹簧组件，当级间分离连接解锁装置在火工作用下断开时，分离弹簧组件的弹性件产生驱使前舱体和后舱体相互远离的作用力，可以提高前舱体和后舱体的分离速度，提高箭体分离时的安全性。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种运载火箭的级间冷分离结构。

背景技术

通常利用运载火箭作为运载工具将各类卫星等有效载荷送入太空，运载火箭通常是由2至4级组成的，每级都包括电气设备、承载结构、动力系统等。

每当下面级完成工作后，运载火箭必须要抛弃下面级以提高运载能力、确保有效载荷进入太空，故运载火箭均需设计级间分离结构。

当前运载火箭级间分离主要有两种方式：热分离与冷分离。热分离是指上面级发动机启动且后舱体与前舱体尚未分离时，上面级发动机推力作为分离冲量来源；冷分离是指上面级发动机启动时后舱体与前舱体尚已分离，分离冲量不是来源于上面级发动机。

现有民用火箭分离采用的是火药切割分离机构，在待分离舱体内壁中部开环形剪切槽，并在环形剪切槽内通过切割盘封装切割药，当舱体分离时，引燃切割器壳体内的剪切药，剪切药将分离舱内壁的环形剪切槽切断，实现舱体分离。

经试验表明，该结构的火药切割分离机构虽然能够实现可靠舱体分离，但分离过程的动力学扰动较大，分离速度低，前后分离体磕碰概率大。分析认为，由于分离舱体内壁中部开环形剪切槽加工误差和火药装药误差，使得剪切力不均匀，以及分离过程中分离体未采取运动轨迹约束结构，导致分离过程扰动较大；由于分离过程中没有轴向力，造成分离速度很低，使得前后分离体磕碰概率大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中运载火箭在级间分离时存在分离速度低、前后舱体可能发生碰撞的问题，从而提供一种运载火箭的级间冷分离结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种运载火箭的级间冷分离结构，包括：

前舱体，其尾端连接有分离弹簧顶杆支架；

后舱体，其前端通过级间分离连接解锁装置和所述前舱体的尾端相连；所述后舱体上连接有与所述分离弹簧顶杆支架的位置对应的分离弹簧支座；

所述级间分离连接解锁装置用于锁定所述前舱体和所述后舱体，并在接收到分离指令后解除所述前舱体和所述后舱体之间的锁定；

分离弹簧组件，弹性支撑在所述分离弹簧支座和所述分离弹簧顶杆支架之间，具有为所述前舱体和所述后舱体提供分离冲量的弹性件。

进一步地，所述前舱体和所述后舱体的连接部分均为圆筒形结构，所述分离弹簧组件有多个且沿所述后舱体的周向方向均匀间隔布置在所述后舱体上。

进一步地，所述分离弹簧组件包括：

套筒，固定连接在所述分离弹簧支座上，且其轴向方向与所述后舱体的轴线方向同向；

顶杆，沿所述套筒的轴向方向活动连接于所述套筒内、且伸出所述套筒的一端与所述分离弹簧顶杆支架相抵；

弹性件，弹性压缩在所述顶杆和所述套筒之间，其弹性力驱使所述顶杆伸出所述套筒以为所述前舱体和所述后舱体提供分离冲量。