[发明专利]一种级间段气动保形的固体火箭及分离方法

说明书

本发明公开了一种级间段气动保形的固体火箭及分离方法，包括多个固体动力装置，相邻固体动力装置之间通过级间段连接，并在固体动力装置和级间段外形呈火箭外形体，在火箭外形体表面设置有保形装置，保形装置包括气动合力差发生装置、连接解锁装置以及至少两个柱状面；连接解锁装置用于实现柱状面与火箭外形体之间的连接和分离；气动合力差发生装置的第一舵面和第二舵面使柱状面两端之间产生气动合力差，连接解锁装置在柱状面的端部存在气动合力差的状态下分离柱状面和火箭外形体之间的连接。本发明在火箭飞至最大动压点后，通过气动合力差发生装置和连接解锁装置控制柱状面和火箭外形体的分离动作，将火箭外形体自身结构对运力的影响降至最低。

技术领域

本发明涉及物料码垛分离技术领域，具体涉及一种级间段气动保形的固体火箭及分离方法。

背景技术

固体火箭外形是由级间段将各级固体动力连接而成。目前，大中型固体运载火箭子级动力系统的选择朝着货架化、组合化的方向发展，这就往往使得下面级发动机和整流罩直径比上面级发动机直径到大，火箭呈现“凹腔”外形。

火箭外形呈现“凹腔”，跨音速段，脉动压力自整流罩倒锥段开始非常强烈，通过风洞试验测量，外噪声强度达160～170dB。这增加了箭体表面所受载荷；低频的脉动压力往往会激起火箭壳体的强烈振动，引起结构抖振响应；另外，壁面脉动压力以噪声形式传入箭体内部，直接影响卫星及箭载设备的可靠性。应对跨音速大“凹腔”带来的箭体表面非定常气动力，只能通过加强结构来硬扛，对箭内设备，则要采取振动抑制措施。“凹腔”外形火箭与无“凹腔”火箭相比，气动阻力较大；当“凹腔”段处于箭体质心之前，气动压心较为靠前，在最大动压点附近，需要更大的姿态控制力。

跨音速时，箭体所受外载荷较大，“凹腔”段位于火箭上面级附近，结构加强的重量使得火箭损失较大运力。当脉动压力出现发生低频峰值，与箭体结构频率接近时，极可能出现箭体抖振，从而火箭解体，通过结构加强较难解决。另外，“凹腔”外形火箭全速域均有较大的气动阻力，对火箭运力不利。压心较为靠前，使得动力系统提供更大的喷管摆角，一方面对伺服系统要求更高；另一方面，更大的喷管摆角使得有效推力降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种级间段气动保形的固体火箭及分离方法，以解决现有技术中“凹腔”外形火箭存在跨音速脉动压力强烈以及增加火箭外形体的气动阻力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种级间段气动保形的固体火箭，包括多个固体动力装置，相邻所述固体动力装置之间通过级间段连接，并在所述固体动力装置和所述级间段外形呈火箭外形体，在所述火箭外形体表面设置有保形装置，所述保形装置包括气动合力差发生装置、连接解锁装置以及至少两个柱状面，所述柱状面通过所述连接解锁装置连接在火箭外形体上，所述气动合力差发生装置设置在所述柱状面上；

至少两个所述柱状面连接形成中空柱状结构，所述中空柱状结构安装在火箭外形体上，所述中空柱状结构用于使火箭外形体相邻两个级间段的外形保持一致；

所述气动合力差发生装置包括第一舵面和第二舵面，所述第一舵面设置在所述柱状面靠近火箭外形体头部的端部，所述第二舵面设置在所述柱状面靠近火箭外形体尾部的端部；

所述第一舵面、第二舵面与所述柱状面之间形成夹角，所述第一舵面和所述第二舵面在所述夹角不同时产生气动合力差，以使所述柱状面在所述连接解锁装置的解锁作用下从火箭外形体上分离。

作为本发明的一种优选方案，所述第一舵面和所述第二舵面均包括舵面和伺服动作组件，所述舵面的一端通过铰接轴与所述柱状面连接，所述舵面的背侧面中间位置通过所述伺服动作组件连接在所述柱状面上，所述伺服动作组件用于驱动所述舵面以所述铰接轴为转动轴进行转动，使所述舵面与所述柱状面的表面形成所述夹角，且所述夹角朝向火箭外形体飞行时的来流方向。

作为本发明的一种优选方案，所述第一舵面的所述舵面在伺服动作组件的驱动下与所述柱状面的表面形成的夹角A；