一种自解锁自缓冲旋转锁定式多节减阻杆和性能试验方法与流程

本技术属于航天器结构，提供了一种自解锁自缓冲可回缩式多节减阻杆和相应的性能试验方法。

背景技术：

1、水下发射的航天飞行器头罩采用水动外形钝头头型，在飞行器顶端采用可伸缩的多节杆形成的气动减阻杆形成虚拟锥体，出水后进行气动减载的一种技术方法。专利《一种高频率、大阻尼的带顶盘多体悬臂伸缩杆体结构》，申请号202318008466.6所提出的伸缩杆体结构，为目前国内外的最高水平，但其使用憋压剪断锁定销的方式进行解锁，且无缓冲结构，并使用台阶和大变形的勾爪组实现到位止动和锁定。相应的结构展开前有较大的憋压段，造成解锁冲击大，展开速度过快，到位冲击大且锁定后存在很大的止动间隙。过大的到位冲击对装置本体、持续补气的火工品和附近的敏感传感器均有较大的影响，可能造成火工品燃烧不持续、传感器损坏等问题。过大的止动间隙会造成系统刚度对载荷大小的高度敏感情况。

技术实现思路

1、本技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种自解锁自缓冲可回缩式多节减阻杆和相应的性能试验方法，解决了现有的多节展开锁定的减阻杆结构存在的解锁冲击大、到位冲击大、锁止结构间隙过大的问题。

2、该装置锁定功能可靠，并仅使用驱动高压气体即可实现无憋压的先解锁后展开，及利用内部结构实现压气自缓冲和旋转锁定，具有解锁快捷，解锁冲击小，到位冲击小，锁定可靠，锁定结构紧凑，系统刚度高且对载荷不敏感，再分解方便的优点。同时提供了对解锁、展开、锁定、密封性能和模态阻尼特性进行可重复检验的试验方法。

3、本技术提供的技术方案如下：

4、一种自解锁自缓冲旋转锁定式多节减阻杆，包括外壳、中间壳组、内壳、燃气发生器、自解锁组件、防逆旋组件和底盘，中间壳组位于外壳内，内壳位于中间壳组内，中间壳组包括多个依次套接的壳体；外壳、壳体和内壳中，任意相邻的两个形成外部壳体和内部壳体，外部壳体的内壁顶部设有凸起的内圈段，内圈段沿着周向设置多个旋转u槽，旋转u槽包括半圆段和横直段，半圆段为圆心角为90度的弧形槽，半圆段的一端与贯穿至内圈段底部边缘且与内圈段底部边缘垂直，半圆段的另一端与横直段连接，横直段沿着内圈段周向延伸；内部壳体外壁面设置有圆柱导销，圆柱导销与旋转u槽一一配合，内部壳体外壁面底部设置有凸起的外圈段，外圈段设置有轴向分布的密封圈环槽，封圈环槽用以放置o形圈；底盘固定连接于外壳内部的底部，壳体和内壳位于底盘上方，燃气发生器固定连接于底盘的中部并伸入内壳中，自解锁组件设置于燃气发生器的出口位置，以在自解锁组件解锁后燃气发生器的出口打开；防逆旋组件安装于内圈段并位于半圆段和横直段的交界位置，以在圆柱导销进入横直段后，将圆柱导销锁定在横直段内。

5、所述内圈段内壁面底部开设有多个导气u槽，导气u槽上部设置节流泄气孔，节流泄气孔连通外部壳体的内外两侧。

6、所述内圈段设置有防逆旋组件安装孔，防逆旋组件安装孔包括上部的螺纹孔和下部的方孔，防逆旋组件包括压紧销和方形舌，压紧销为回转台阶轴结构，其上部为螺纹柱，下部为弹性顶杆，方形舌上部为定位盘，下部为方柱状的舌体，舌体的下端面为楔形的斜面，沿着内圈段周向方向，斜面靠近半圆段的一端低于靠近横直段的一端，舌体穿过方孔，定位盘位于方孔上方，螺纹柱螺纹连接于螺纹孔内，弹性顶杆与定位盘接触。

7、所述半圆段贯穿至内圈段底部边缘的一端为入口端，入口端两侧均设置圆角。

8、所述燃气发生器从底部向上依次开设有点火腔、燃烧室、燃气通道和阀座腔，燃烧室内置火药块，火药块在燃烧时产生大量高温燃气，点火腔用于安装点火装置，以点燃火药块，阀座腔贯穿至燃气发生器的顶部，阀座腔周向设置均布的多个出气孔，出气孔轴线沿着燃气发生器的径向方向且贯穿至燃气发生器的外壁，自解锁组件安装于阀座腔内，火药块燃烧时产生的高温燃气通过燃气通道进入阀座腔内的自解锁组件，自解锁组件打开时，出气孔打开。

9、所述自解锁组件包括拉杆、勾爪、环架、阀芯顶杆、勾爪轴和密封压盖，内壳内设有横隔，燃气发生器位于横隔朝向底盘一侧，拉杆的一端连接于横隔，拉杆的另一端为下端盘，下端盘用于连接勾爪；环架螺纹连接于阀座腔内壁的周向面，环架开设有多个与出气孔一一正对的通气孔，环架上部为十字形的勾爪固定槽，环架在勾爪固定槽下方依次设置有中端板和阀芯腔，中端板轴线位置设有顶头定位通孔，顶头定位通孔将勾爪固定槽与阀芯腔连通；阀芯顶杆包括依次连接的直柱段、顶杆和阀芯体，直柱段远离顶杆的端部为球头面，阀芯体背离顶杆的一端设有凹陷槽，阀芯体位于阀芯腔内，直柱段的顶端穿过顶头定位通孔伸入勾爪固定槽中心位置，限位环设置于阀芯体和中端板之间；勾爪一端位于勾爪固定槽内，并与环架转动连接，以使勾爪顶部可靠近或远离阀芯顶杆的轴线，勾爪朝向阀芯顶杆轴线一侧从下到上依次设置有保持面、内倾锥面和爪头，保持面与直柱段贴合配合时，爪头勾在下端盘上表面；沿着远离保持面的方向，内倾锥面相对于保持面所在平面逐渐向阀芯顶杆轴线方向靠近，随着阀芯顶杆向上移动，球头面与内倾锥面接触，并逐渐推动勾爪转动，使得勾爪顶部可远离阀芯顶杆轴线方向移动。

10、所述拉杆包括盐自身轴向依次设置的螺纹段、定位环、拉杆体和下端盘，定位环位于横隔朝向底盘一侧，螺纹段穿出横隔的端部螺纹连接有密封压盖。

11、所述自解锁组件安装时，将勾爪安装在环架的勾爪固定槽内，将限位环和阀芯顶杆装入阀芯腔，并使爪头抱压住下端盘，将装有限位环和阀芯顶杆的环架装入阀座腔内，将燃气发生器安装于底盘，并使拉杆的螺纹段穿过横隔，将密封压盖与螺纹段连接，使拉杆拉紧形成轴向预紧。

12、所述底盘为回转环形结构，其中部为圆筒结构，圆筒结构的内壁面设置螺纹孔，圆筒结构的顶部为内翻环，燃气发生器的外周面上有密封盘，密封盘上端面设置密封圈槽，内翻环卡设于密封圈槽内，圆筒结构在密封盘背离内翻环的一侧通过螺纹孔依次螺纹连接有防松压环和螺纹压环。

13、一种自解锁自缓冲旋转锁定式多节减阻杆的性能试验方法，包括充气展开试验和非接触模态试验；

14、充气展开试验包括：减阻杆通过外壳安装固定在试验支架上，减阻杆的底盘中部安装充气工装，充气工装的结构与燃气发生器和自解锁组件一致，充气工装内部不安装火药，充气工装通过充气通路连接到气源，充气通路上沿着气流充入方向依次连接有开关f1和测压装置，充气通路在有开关f1和测压装置之间连接有泄气通路，泄气通路上连接有开关f2；向减阻杆充入压缩空气或氮气，当减阻杆开始解锁时，通过测压装置记录减阻杆内压力，即为解锁压力值pj。在减阻杆开始展开后，不卸压而继续缓慢充入压缩空气或氮气直到减阻杆展开到位，记录展开过程中压力变化过程和展开到位时的减阻杆内压力值；继续充入压缩空气或氮气直到减阻装置内压力达到设定压力p0，关闭充气通路f1和泄气通路f2，对减阻装置进行气密检查试验，气密检查试验的试验时间过程中，持续记录减阻装置内部压力变化，无压力变化时代表气密性能良好；

15、非接触模态试验包括：展开状态的减阻杆通过外壳安装固定在试验支架上，通过充气工装向杆内充气到设定压力p0。然后先使用激振装置按随机振动过程进行扫频，同时使用激光测微距仪器对减阻杆特征位置的振动微位移过程进行测量。通过振动幅值与频率的变化相关性测量若干阶模态，然后利用模态判定准则mac来分析模态振型间的相关性，根据减阻杆产生共振的第一个频率值确定一阶频率值f1，然后再使用激振装置按正弦振动方式，在窄带的f1频率两侧进行激振，确定f1的精确值。

16、本发明的优点在于：

17、(1)装置锁定功能可靠，并仅使用驱动高压气体即可实现无憋压的先解锁后展开，具有解锁快捷，解锁冲击小的优点。

18、(2)利用内部结构实现压气自缓冲和旋转锁定，具有到位冲击小，锁定可靠的优点；

19、(3)锁定结构紧凑，两个方向均无限位间隙，系统整体刚度高且对载荷不敏感；

20、(4)使用外露且便于拆卸的止逆旋组件，可便捷的实现装置再分解，利于重复使用。

21、(5)提供了整套的对解锁、展开、锁定、密封性能和模态阻尼特性进行可重复检验的试验方法。