有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构及方法与流程

本发明涉及飞行器级间分离机构，具体地，涉及一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构及方法。

背景技术：

1、飞行器的级间分离主要有两种方式：热分离和冷分离。热分离是指上面级发动机在分离前启动，其推力作为分离作用力来源。热分离具有分离速度快、分离时间短的优势，但舱体需要承受高温高压燃气作用。冷分离是指在下面级发动机推力基本消失时，级间解锁装置解除上面级舱体和下面级舱体连接，通过分离动力装置提供分离作用力。冷分离具有分离冲击载荷小的优势。很多飞行器级间分离时采用弹簧组件形式的分离动力装置，但是存在运动零部件多、分离扰动大的问题，存在影响飞行器飞行状态的风险。

2、针对上述问题，发明人认为需要提出一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，能够控制运动零部件活动空间，并消除分离扰动力矩，从而解决多级飞行器分离时难以抑制分离扰动力矩的问题，为实现安全稳定快速两级分离提供技术支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构及方法。

2、根据本发明提供的一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构,包括：稳定分离动力装置、级间解锁装置以及收集缓冲装置，所述级间解锁装置的两端分别安装在飞行器的上面级舱体、下面级舱体上，用于所述上面级舱体和所述下面级舱体二者之间的连接和解锁，所述收集缓冲装置分别设置在所述级间解锁装置的两端，用于缓冲并收纳多余物，所述稳定分离动力装置安装于所述下面级舱体内部，所述稳定分离动力装置用于施加分离载荷。

3、优选地，所述级间解锁装置包括连接状态和解锁状态，当所述级间解锁装置处于连接状态时，所述上面级舱体和所述下面级舱体二者紧固连接；当所述级间解锁装置处于解锁状态时，所述上面级舱体和所述下面级舱体二者分离。

4、优选地，所述稳定分离动力装置包括下推力板、上推力板以及套筒弹簧结构，所述下推力板安装在所述下面级舱体内部，所述上推力板安装在所述下面级舱体的上端面，所述套筒弹簧结构的两端分别与所述下推力板、所述上推力板连接。

5、优选地，所述套筒弹簧结构包括外套筒、柱形弹簧以及内套筒，所述内套筒、所述外套筒二者分别通过铰链支撑结构安装在所述上推力板、所述下推力板上，所述外套筒套设在所述内套筒的外侧，所述柱形弹簧设置在所述内套筒内。

6、优选地，当所述级间解锁装置处于连接状态时，所述柱形弹簧呈压缩状态；当所述级间解锁装置处于解锁状态时，所述柱形弹簧推动所述内套筒、所述外套筒二者背向移动。

7、优选地，所述外套筒的开口端安装有端盖。

8、优选地，所述内套筒上设置有导向槽，所述导向槽内安装有导向螺钉。

9、优选地，所述级间解锁装置包括爆炸螺栓，所述爆炸螺栓依次穿过所述下面级舱体的上端面、所述上推力板、所述上面级舱体的下端面与所述上面级舱体上的锁紧螺母连接。

10、优选地，所述收集缓冲装置包括收集盒和缓冲圈，所述下面级舱体上安装有下收集盒和下缓冲圈，所述上面级舱体上安装有上收集盒和上缓冲圈，所述锁紧螺母安装在所述上收集盒内。

11、根据本发明提供的一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离方法，采用上述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，包括以下步骤：多级飞行器接收到两级分离指令后，所述级间解锁装置起爆将两级舱体解除连接，所述收集缓冲装置对所述级间解锁装置在解除连接时产生的冲击力起缓冲作用并收纳多余物，所述稳定分离动力装置同时对所述上面级舱体和所述下面级舱体施加分离载荷直至两级舱体完全分离。

12、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

13、1、本发明通过级间解锁装置起爆将两级舱体解除连接，收集缓冲装置对级间解锁装置在解除连接时产生的冲击力起缓冲作用并收纳爆炸螺栓起爆后的残骸和缓冲圈，稳定分离动力装置采用铰链支撑结构消除分离扰动力矩，并采用套筒弹簧结构同时对上面级舱体与下面级舱体施加载荷直至两级舱体完全分离，有效解决了多级飞行器分离时难以抑制分离扰动力矩的问题，为实现安全稳定快速两级分离提供了技术支撑。

14、2、本发明通过内套筒、外套筒二者采用铰链支撑结构铰链分别与上下推力板连接，该连接形式有利于消除分离过程中上下级舱体之间的扰动力矩，从而实现安全稳定两级分离。

技术特征：

1.一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，包括：稳定分离动力装置、级间解锁装置以及收集缓冲装置，所述级间解锁装置的两端分别安装在飞行器的上面级舱体(8)、下面级舱体(1)上，用于所述上面级舱体(8)和所述下面级舱体(1)二者之间的连接和解锁，所述收集缓冲装置分别设置在所述级间解锁装置的两端，用于缓冲并收纳多余物，所述稳定分离动力装置安装于所述下面级舱体(1)内部，所述稳定分离动力装置用于施加分离载荷。

2.如权利要求1所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述级间解锁装置包括连接状态和解锁状态，当所述级间解锁装置处于连接状态时，所述上面级舱体(8)和所述下面级舱体(1)二者紧固连接；当所述级间解锁装置处于解锁状态时，所述上面级舱体(8)和所述下面级舱体(1)二者分离。

3.如权利要求2所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述稳定分离动力装置包括下推力板(2)、上推力板(7)以及套筒弹簧结构，所述下推力板(2)安装在所述下面级舱体(1)内部，所述上推力板(7)安装在所述下面级舱体(1)的上端面，所述套筒弹簧结构的两端分别与所述下推力板(2)、所述上推力板(7)连接。

4.如权利要求3所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述套筒弹簧结构包括外套筒(5)、柱形弹簧(6)以及内套筒(10)，所述内套筒(10)、所述外套筒(5)二者分别通过铰链支撑结构安装在所述上推力板(7)、所述下推力板(2)上，所述外套筒(5)套设在所述内套筒(10)的外侧，所述柱形弹簧(6)设置在所述内套筒(10)内。

5.如权利要求4所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，当所述级间解锁装置处于连接状态时，所述柱形弹簧(6)呈压缩状态；当所述级间解锁装置处于解锁状态时，所述柱形弹簧(6)推动所述内套筒(10)、所述外套筒(5)二者背向移动。

6.如权利要求4所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述外套筒(5)的开口端安装有端盖(9)。

7.如权利要求4所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述内套筒(10)上设置有导向槽，所述导向槽内安装有导向螺钉(11)。

8.如权利要求1所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述级间解锁装置包括爆炸螺栓(13)，所述爆炸螺栓(13)依次穿过所述下面级舱体(1)的上端面、所述上推力板(7)、所述上面级舱体(8)的下端面与所述上面级舱体(8)上的锁紧螺母(17)连接。

9.如权利要求8所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，其特征在于，所述收集缓冲装置包括收集盒和缓冲圈，所述下面级舱体(1)上安装有下收集盒(12)和下缓冲圈(14)，所述上面级舱体(8)上安装有上收集盒(15)和上缓冲圈(16)，所述锁紧螺母(17)安装在所述上收集盒(15)内。

10.一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构，包括以下步骤：多级飞行器接收到两级分离指令后，所述级间解锁装置起爆将两级舱体解除连接，所述收集缓冲装置对所述级间解锁装置在解除连接时产生的冲击力起缓冲作用并收纳多余物，所述稳定分离动力装置同时对所述上面级舱体(8)和所述下面级舱体(1)施加分离载荷直至两级舱体完全分离。

技术总结本发明提供了一种有利于飞行器姿态稳定的级间分离机构及方法，包括：稳定分离动力装置、级间解锁装置以及收集缓冲装置，级间解锁装置的两端分别安装在飞行器的上面级舱体、下面级舱体上，收集缓冲装置分别设置在级间解锁装置的两端，稳定分离动力装置安装于下面级舱体内部，稳定分离动力装置用于施加分离载荷。本发明通过级间解锁装置起爆将两级舱体解除连接，收集缓冲装置起缓冲作用并收纳爆炸螺栓起爆后的残骸和缓冲圈，稳定分离动力装置采用铰链支撑结构消除分离扰动力矩，并采用套筒弹簧结构同时对上面级舱体与下面级舱体施加载荷直至两级舱体完全分离，有效解决了多级飞行器分离时难以抑制分离扰动力矩的问题。技术研发人员：徐鄂严,沈奕哲,赵文文,夏津,储成龙,华洲,尹中杰,马万超,蔡克荣,殷玮受保护的技术使用者：上海机电工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/12