CN104597280B - 一种负压弹盖拉伞的试验装置和试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种负压弹盖拉伞的试验装置和试验方法，利用专用的伞舱工装模拟伞舱结构接口尺寸及容积，安装减速伞组件，伞舱工装备有接口连接减速伞吊带，模拟减速伞在伞舱内的安装和固定状态；通过密封结构使伞舱工装与伞舱盖贴合，形成密封腔；真空泵等设备与伞舱工装连接，降低伞舱工装密封腔内空气压力，模拟伞舱盖受负压工作的状态；火工控制装置引爆伞舱盖与伞舱工装间的弹射器，弹射伞舱盖拉出减速伞组件；同时火工控制装置给高速摄像测量装置发送无线触发信号，高速摄像测量装置记录试验图像。本发明为返回器回收系统提供了负压的工作环境，从而对伞舱盖的弹射分离性能进行考核验证。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹盖拉伞的试验装置和试验方法，特别是一种负压弹盖拉伞的试验装置和试验方法，属于航天器地面试验领域。
背景技术
返回器从绕地轨道返回地球的过程中，以较高的速度下降，返回器与空气相互作用，在返回器周围形成了较高的气动压力。返回器上的回收系统通过弹射伞舱盖的方式，拉出降落伞装置，为返回器减速，从而保障返回器的安全着陆。而返回器周围的气动压力从外向内作用在伞舱盖上，一定程度上削弱了弹射器弹射伞舱盖的效果，因此必须要验证在负压状态下伞舱盖能否正常弹射分离，弹射速度是否满足要求且减速伞组件中减速伞和能否正常分离。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种负压弹盖拉伞的试验装置和试验方法，实现了返回器再入地球大气伞舱内外压力环境的模拟，优点是参试产品在静止状态进行下，负压控制精确可调节，能够获取精确的伞舱盖弹射速度，试验方法经济，易于实现。
本发明的技术解决方案是：一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于包括：支架、伞舱工装、弹射器、减速伞组件、伞舱盖和火工控制装置；
伞舱工装固定安装在支架上，减速伞组件由伞舱盖密封在伞舱工装内；
弹射器分别与在伞舱工装和伞舱盖固定连接；
火工控制装置与弹射器上的点火器连接，用于引爆弹射器；
伞舱工装为上端开口的圆筒状结构，伞舱工装的侧壁开有与抽真空设备相连接的抽真空连接口，伞舱工装底部内壁上有减速伞连接座。
所述支架为三角支架。
所述减速伞组件包括减速伞、舱盖伞和减速伞包。
所述弹射器的数量为4，其中位于上部的两个弹射器与伞舱工装横截面圆心连线的夹角为80°，位于下部的两个弹射器与伞舱工装横截面圆心连线的夹角为135°，所述伞舱工装横截面位于弹射器的安装平面内。
所述伞舱工装上端面和下端面均带外沿，伞舱工装通过上端面的外沿与弹射器连接，并通过下端面的外沿与支架连接。
所述弹射器包括内筒、外筒、滑杆、活塞、主装药和点火器，
内筒和外筒均为中空圆筒结构，内筒套装在外筒的顶部，且内筒的外径小于外筒的内径，外筒固定安装在伞舱工装上，内筒与伞舱盖固定连接；
点火器固定安装在弹射器的底部，且突出外筒的侧壁，主装药、活塞和滑杆安装在内筒和外筒组成的中空结构中，
火工控制装置通过引爆点火器点燃主装药，主装药燃烧产生燃气膨胀做功，推动活塞及滑杆同时克服负载力向上运动，完成弹射器的解锁，当活塞运动离开外筒，弹射器工作结束。
一种负压弹盖拉伞地面试验方法，其特征在于步骤如下：
(1)将负压弹盖拉伞地面试验装置固定安装在弹射平台上；
(2)连接真空泵，对负压弹盖拉伞地面试验装置进行抽气，并实时监测负压弹盖拉伞地面试验装置中伞舱工装内的气压，使得伞舱工装内的气压达到试验要求；
(3)将火工控制装置与外部电源连接，通过火工控制装置引爆弹射器，弹出伞舱盖，从而拉出减速伞组件；火工控制装置引爆弹射器的同时，给高速摄像测量装置发送无线触发信号，高速摄像测量装置记录试验图像；
(4)利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，并观测减速伞组件中的减速伞和舱盖伞是否分离，若伞舱盖的弹射速度满足预设要求且减速伞和舱盖伞分离，则负压弹盖拉伞地面试验成功，否则，试验失败。
所述步骤(4)中利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，具体为：
利用步骤(3)获得的弹射器工作前后瞬时的试验图像，计算出图像中伞舱盖的位移除以试验图像间隔时间，即为伞舱盖的弹射速度。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明采用专用支架及伞舱工装替代返回器结构，通过支架的角度模拟伞舱相对于返回器的安装角度，伞舱工装模拟伞舱的容积，该方式具有结构简单，移动、安装方便快捷的优点；
(2)本发明采用密封结构的伞舱工装及真空泵，对伞舱内部进行抽真空，实现了伞舱内空气压力低于外界空气压力，模拟了返回器真实工作时的负压工作条件，具有压力控制精确，可调节的优点；
(3)本发明采用火工控制器进行试验点火等指令的控制，实现了弹射器点火与测量的同步触发，具有控制时间点统一，控制可靠等优点；
(4)本发明采用高速摄像进行试验测量，同时实现了伞舱盖弹射过程图像的记录和伞舱盖分离速度的测量，拍摄图像及测量数据能够一一对应，有助于试验比对分析。
附图说明
图1为负压弹盖拉伞地面试验方法流程图；
图2为负压弹盖拉伞地面试验装置结构示意图；
图3伞舱工装外形图；
图4弹射器结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明的目的是解决返回器高速运动形成负压状态的模拟问题。对于在10km高度，以约180m/s运动的返回器来说，在伞舱盖外侧的压力大于内侧的压力，压差约为26kPa。
如图2所示为负压弹盖拉伞地面试验装置结构示意图，从图2可知，本发明提供的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，包括：支架1、伞舱工装2、弹射器3、减速伞组件4、伞舱盖5和火工控制装置6；
伞舱工装2固定安装在支架1上，减速伞组件4由伞舱盖5密封在伞舱工装2内；
弹射器3的结构如图4所示，从图4可知，弹射器3包括内筒31、外筒32、滑杆33、活塞34、主装药35和点火器36，
内筒31和外筒32均为中空圆筒结构，内筒31套装在外筒32的顶部，且内筒31的外径小于外筒32的内径，外筒32固定安装在伞舱工装2上，内筒31与伞舱盖5固定连接；
点火器36固定安装在弹射器3的底部，且突出外筒32的侧壁，主装药35、活塞34和滑杆33安装在内筒31和外筒32组成的中空结构中，
火工控制装置6通过引爆点火器36点燃主装药35，主装药35燃烧产生燃气膨胀做功，推动活塞34及滑杆33同时克服负载力向上运动，完成弹射器3的解锁，当活塞34运动离开外筒32，弹射器工作结束；
火工控制装置6与外筒32外壁上的点火器连接，用于引爆弹射器；
伞舱工装2为上端开口的圆筒状结构，伞舱工装2的侧壁开有与抽真空设备相连接的抽真空连接口21，伞舱工装2底部内壁上有减速伞连接座22，伞舱工装2外形图如图3所示。
支架1为三角形构架，由钢板焊接而成，安装伞舱工装斜面与水平面夹角57°。
减速伞组件4包括减速伞、舱盖伞和减速伞包；
所述弹射器3的数量为4，其中位于上部的两个弹射器3与伞舱工装2横截面圆心连线的夹角为80°，位于下部的两个弹射器3与伞舱工装2横截面圆心连线的夹角为135°，所述伞舱工装2横截面位于弹射器3的安装平面内；
伞舱工装为腔体结构，由钢板焊接而成，腔体内径300mm，腔体高155mm；所述伞舱工装2上端面和下端面均带外沿，伞舱工装2通过上端面的外沿与弹射器3连接，并通过下端面的外沿与支架1连接；
弹射器采用不锈钢材料，长×宽×高为68mm×27mm×102mm，弹射器内筒为M16×1.5螺纹杆，与伞舱盖固定连接。
伞舱盖采用铝材加工而成，直径475mm。
如图1所示为负压弹盖拉伞地面试验方法流程图，从图1可知，本发明提出的一种负压弹盖拉伞地面试验装置的试验方法，其特征在于步骤如下：
(1)将负压弹盖拉伞地面试验装置固定安装在弹射平台上；
(2)连接真空泵，对负压弹盖拉伞地面试验装置进行抽气，并实时监测负压弹盖拉伞地面试验装置中伞舱工装内的气压，使得伞舱工装内的气压达到试验要求；
(3)将火工控制装置与外部电源连接，通过火工控制装置引爆弹射器，弹出伞舱盖，从而拉出减速伞组件；火工控制装置引爆弹射器的同时，给高速摄像测量装置发送无线触发信号，高速摄像测量装置记录试验图像；
(4)利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，并观测减速伞组件中的减速伞和舱盖伞是否分离，若伞舱盖的弹射速度满足预设要求且减速伞和舱盖伞分离，则负压弹盖拉伞地面试验成功，否则，试验失败。所述利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，具体为：
利用步骤(3)获得的弹射器工作前后瞬时的试验图像，计算出图像中伞舱盖的位移除以试验图像间隔时间，即为伞舱盖的弹射速度。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于包括：支架(1)、伞舱工装(2)、弹射器(3)、减速伞组件(4)、伞舱盖(5)和火工控制装置(6)；
伞舱工装(2)固定安装在支架(1)上，减速伞组件(4)由伞舱盖(5)密封在伞舱工装(2)内；
弹射器(3)分别与在伞舱工装(2)和伞舱盖(5)固定连接；
火工控制装置(6)与弹射器(3)上的点火器连接，用于引爆弹射器；
伞舱工装(2)为上端开口的圆筒状结构，伞舱工装(2)的侧壁开有与真空泵相连接的抽真空连接口(21)，伞舱工装(2)底部内壁上有减速伞连接座(22)。
2.根据权利要求1所述的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于：所述支架(1)为三角支架。
3.根据权利要求1所述的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于：所述减速伞组件(4)包括减速伞、舱盖伞和减速伞包。
4.根据权利要求1所述的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于：所述弹射器(3)的数量为4，其中位于上部的两个弹射器(3)与伞舱工装(2)横截面圆心连线的夹角为80°，位于下部的两个弹射器(3)与伞舱工装(2)横截面圆心连线的夹角为135°，所述伞舱工装(2)横截面位于弹射器(3)的安装平面内。
5.根据权利要求1所述的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于：所述伞舱工装(2)上端面和下端面均带外沿，伞舱工装(2)通过上端面的外沿与弹射器(3)连接，并通过下端面的外沿与支架(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种负压弹盖拉伞地面试验装置，其特征在于：所述弹射器(3)包括内筒(31)、外筒(32)、滑杆(33)、活塞(34)、主装药(35)和点火器(36)，
内筒(31)和外筒(32)均为中空圆筒结构，内筒(31)套装在外筒(32)的顶部，且内筒(31)的外径小于外筒(32)的内径，外筒(32)固定安装在伞舱工装(2)上，内筒(31)与伞舱盖(5)固定连接；
点火器(36)固定安装在弹射器(3)的底部，且突出外筒(32)的侧壁，主装药(35)、活塞(34)和滑杆(33)安装在内筒(31)和外筒(32)组成的中空结构中，
火工控制装置(6)通过引爆点火器(36)点燃主装药(35)，主装药(35)燃烧产生燃气膨胀做功，推动活塞(34)及滑杆(33)同时克服负载力向上运动，完成弹射器(3)的解锁，当活塞(34)运动离开外筒(32)，弹射器工作结束。
7.一种基于权利要求1中负压弹盖拉伞地面试验装置的试验方法，其特征在于步骤如下：
(1)将负压弹盖拉伞地面试验装置固定安装在弹射平台上；
(2)连接真空泵，对负压弹盖拉伞地面试验装置进行抽气，并实时监测负压弹盖拉伞地面试验装置中伞舱工装内的气压，使得伞舱工装内的气压达到试验要求；
(3)将火工控制装置与外部电源连接，通过火工控制装置引爆弹射器，弹出伞舱盖，从而拉出减速伞组件；火工控制装置引爆弹射器的同时，给高速摄像测量装置发送无线触发信号，高速摄像测量装置记录试验图像；
(4)利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，并观测减速伞组件中的减速伞和舱盖伞是否分离，若伞舱盖的弹射速度满足预设要求且减速伞和舱盖伞分离，则负压弹盖拉伞地面试验成功，否则，试验失败。
8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中利用步骤(3)获得的试验图像计算出伞舱盖的弹射速度，具体为：
利用步骤(3)获得的弹射器工作前后瞬时的试验图像，计算出图像中伞舱盖的位移除以试验图像间隔时间，即为伞舱盖的弹射速度。
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