基于ADAMS的运载火箭分离装置动力学研究
                                  王旭刚1, 张耐民1，周一磊1，陶海峰2，张明2
                                        (1.北京宇航系统工程研究所，北京〓100076)
                                   (2.南京航空航天大学航空宇航学院，江苏 南京〓210016)
    分离装置是运载火箭中的一个重要部件，直接影响运载器飞行任务成败，以系统多体动力学理论为基础，基于动力学仿真软件ADAMS建立了分离动力学仿真模型，对分离过程中导向机构的参数进行了研究，分析结构设计参数对分离过程的影响规律，分别就分离导向机构支柱刚度、高度、滚轮与载荷部之间预压力对分离结果的影响进行了研究。结果表明,当刚度和高度的取值越大时，分离期间的最小分离间隙也就越大，对火箭与载荷部的成功分离越有利；预压力对分离机构的影响较小。


    分离装置也叫分离器，是一种典型的分离及连接机构，广泛应用于航天运输系统中的级间分离、舱段分离和载荷释放［1］。在载荷部与火箭分离过程中，分离导向机构与载荷部之间的周向间隙需要精确考虑,这样可以降低在分离中和分离后产生其他形式的危害的可能性［2］，也会抵消一部分弹簧力的作用，从而使尾罩的纵向分离距离变得更小，对尾罩的运动姿态产生一定的影响。以往分离装置研制途径多采用经验设计—试验—修改的方式，需要反复试验和修改设计，造成了成本和研制周期成倍增加，而且对活动物分离后运动研究尚少，难以全面地指导工程设计［3］。
运载火箭需要经历级间分离、整流罩分离和有效载荷分离等相关的多个分离环节，机构的分离过程涉及结构动力学、多体动力学、姿态控制、空气动力学等多个学科［4］，这关系到运载火箭布局与外形选择、参数设计等很多个方面，是火箭设计的重要环节。在火箭长行程分离和级间分离的过程中，需要开展分离和姿态控制的联合仿真，才能够对分离过程进行精确分析［5］。〖HT7〗

1运载火箭机构分离动力学分析
〖HT5K〗〖STHZ〗1.1〓机构分离模型的建立
新型分离导向机构如图1所示，这是一种为了保证运载火箭能够成功分离的新形式机构。这种机构的形式是上分离环表面与弹性支柱相接触，橡胶滚轮安装在弹性支柱的上端，保证载荷部与橡胶滚轮相接触。

   分离机构的原理：由于施加预压力的滚轮与载荷部紧密接触，使载荷部与火箭产生相对移动引起弹性支柱的变形，从而产生一个抑制助推火箭级或载荷部进一步横移和偏转的反作用力，同时也会对载荷部或助推火箭级起一个推动作用，使得载荷部远离分离环内环面，从而避免两体的碰撞［6］。为防止上、下面体之间发生碰撞，在上面下表面布置图2所示的8套导向支柱结构（上、下。。。。。



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基金项目：国家自然科学基金资助项目（51075203）
作者简介：王旭刚（1981—），男，湖北黄石人，北京宇航系统工程研究所高级工程师，硕士，主要从事飞行器总体设计工作。


（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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