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分瓣解锁机构冲击特性分析与优化

2021-07-09叶耀坤柳元青陈虹百王文中

载人航天 2021年3期

叶耀坤 1,柳元青 2,丁 锋 1,王 波 1,陈 昊 3,陈虹百 3,王文中

(1.北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;2.北京无线电测量研究所,北京 100854;3.北京理工大学,北京 100081)

1 引言

解锁机构是实现航天器各个部件间可靠连接与分离的装置,其性能直接决定了舱段分离及太阳翼和有效载荷释放的可靠性。随着航天技术发展,对解锁装置的最大承载、解锁可靠性及分离冲击均提出了更高的要求,新型大承载低冲击的解锁装置的开发至关重要。

针对解锁装置低冲击的设计要求,国内外已开展了多种新型非火工解锁机构的设计及研究。按照工作原理的不同,可分为基于电磁制动、记忆合金及熔断/热致动的连接分离装置,上述各类非火工解锁装置在分离冲击、重复使用及安全性方面均显著优于火工解锁装置。

在分瓣解锁机构冲击特性研究方面,Christiansen等研发了由SMA驱动的分瓣螺母装置,通过加热预拉伸管状SMA,释放分瓣螺母径向约束,该解锁装置承载能力达到1.8 t,分离时间较长,为45 s;Yoo等研发了基于SMA丝收缩触发的分瓣螺母分离装置,分离时间约为50 ms,最大分离冲击为350

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;Duforet等研发了通电熔断触发的分瓣螺母锁紧机构,分离冲击小于2000

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,在火箭锥罩分离、降落伞门开启和散热器支杆压紧释放等场合得到应用验证。

本文以一种新型非火工分瓣螺母解锁装置为研究对象,建立理论分析模型,并结合试验对装置的解锁冲击特性进行验证;在此基础上进一步提出降低解锁装置冲击的方法,为相关解锁机构的优化设计提供参考。……

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