CN105571632B - 一种柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于柔性导爆索分离装置的设计鉴定试验方法，具体涉及柔性导爆索分离装置试验件状态、试验项目、试验边界等，是一种合理、全面、有效的验证设计状态正确性的试验方法。该方法如下：柔性导爆索分离装置7采用1:1试验件和平板试验件相结合的方法进行设计鉴定试验；1:1试验件模拟航天飞行器飞行过程中各环境条件，试验项目包括：温度循环、半正弦冲击、正弦扫描、随机振动，完成上述试验后分组进行高温1、低温和常温发火；平板试验件补充完成其它的环境条件，分多个支路：①2m跌落；②高温贮存；③温度‑湿度‑高度、震动和加速度等序贯试验；④12m跌落；完成前三个支路试验后分组进行高温2、低温和常温发火。

Description

一种柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法

技术领域

本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于柔性导爆索分离装置的设计鉴定试验方法，具体涉及柔性导爆索分离装置试验件状态、试验项目、试验边界等，是一种合理、全面、有效的验证设计状态正确性的试验方法。

背景技术

柔性导爆索分离装置是以柔性导爆索(MDF：Mild Detonation Fuse)作为分离能源，通过爆压和高温高压燃气作用，切割分离航天器结构的壳体。柔性导爆索分离装置应用于美国北极星A3、民兵、海神、三叉戟导弹头罩横向分离等，国内多个航天飞行器的级间分离、排焰窗口分离也采用了该类型的分离装置。

设计鉴定试验是指检验产品对设计指标满足情况，全面考核设计与工艺，对产品的可靠性、安全性和贮存性给出初步评估结论，确定产品技术状态。因此柔性导爆索分离装置必须通过设计鉴定试验来确定其技术状态是否满足各项性能指标的要求。

以往柔性导爆索分离装置设计鉴定试验是采用平板试验件的模式，按照相关标准和型号要求的力学环境条件以及标准要求的温、湿环境条件进行试验，将完成环境试验的平板试验件按数量均分为三等分，分别进行高温、低温、常温保温和发火试验，根据平板试验件是否完全分离作为合格判据。这种试验方法存在以下三个方面的不足：

(1)试验件状态不够真实。一方面平板试验件和真实产品存在结构差异，如：曲率、尺寸、边界，仅采用平板试验件进行试验无法反映真实产品的某些实际性能；另一方面，平板试验件是单独进行各项环境试验，未考核到与引爆装置接口关系，忽略了接口处的环境适应性和匹配性；

(2)试验项目不够全面。以往设计鉴定试验项目一般为GJB344A-2005/GJB1307A-2004标准要求的力学环境试验、温湿环境试验以及型号要求力学环境试验，忽略了型号使用或飞行过程中的某些温湿环境条件，如：飞行气动热环境的考核验证；

(3)对试验边界的要求不够明确。以往采用平板试验件进行各项环境试验和发火试验时均未规定相应的试验边界，也未明确平板试验件在发火工装上的装夹方式和位置要求。

发明内容

本发明针对当前设计鉴定试验的试验件状态不够真实、试验项目不够全面、试验边界要求不够明确等不足，建立了一种更为合理、有效、全面柔性导爆索分离装置的设计鉴定试验方法，目的是能考核到柔性导爆索分离装置设计状态的实际性能是否能够满足使用要求。

本发明所采取的技术方案为：

一种柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，该方法如下：

柔性导爆索分离装置采用1:1试验件和平板试验件相结合的方法进行设计鉴定试验；

1:1试验件模拟航天飞行器飞行过程中各环境条件，试验项目包括：温度循环、半正弦冲击、正弦扫描、随机振动，完成上述试验后分组进行高温1、低温和常温发火；

平板试验件补充完成其它的环境条件，分多个支路：①2m跌落；②高温贮存；③温度-湿度-高度、震动和加速度等序贯试验；④12m跌落；完成前三个支路试验后分组进行高温2、低温和常温发火。

所述柔性导爆索分离装置是数个均布在分离壳体上的矩形框结构，1:1试验件矩形框每个边的结构包括分离壳体、柔性导爆索、保护罩A和紧固件；柔性导爆索位于保护罩A中，通过紧固件与分离壳体连接；此外引爆装置按照图纸的装配要求与1:1试验件连接，并随1:1试验件进行所有的环境及发火试验。

所述平板试验件是外型为矩形的装配体，各零组件的材料、结构截面尺寸与真实产品完全相同，结构包括分离板、柔性导爆索、保护罩B、紧固件；柔性导爆索位于保护罩B中，通过紧固件与分离板连接。

对于1:1试验件，高温1发火试验是模拟飞行气动热环境条件，采用石英灯加热的方式，按型号提供的热流条件加载，加载结束后5min内完成发火；在加载热流的整个过程中在装置不同位置布置了温度测点，一方面可获得产品在热流条件下的温升值，一方面可以把控试验件状态，看是否可以正常发火；低温发火按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；常温发火即完成各项环境试验后直接发火。

对于平板试验件，高温2发火试验是继承以往型号的模式，按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；低温发火按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；常温发火即完成各项环境试验后直接发火。

所述1:1试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件自由、平放在温湿箱中，表面不被其他物体遮挡等；

(2)进行力学环境试验时，明确试验件的具体装夹方向和位置，在试验件规定的位置有规定数量的输入控制点；

(3)发火试验时采用悬挂方式进行分离试验，使得边界效应的影响最小。

所述平板试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件应均匀摆放，表面不被其他物体遮挡，不能平躺在温湿箱底部，以防浸泡在水中或大面积的接触箱内壁导致温度超差等；

(2)由于平板试验件尺寸较小，进行力学试验时试验件上各点的差异较小，因此沿用以往型号的试验边界，未进行特殊要求；

(3)发火试验时，规定了试验工装，并规定了试验件在工装上的装夹状态。

本发明的效果在于：

(1)采用1:1试验件和平板试验件相结合的方式，兼顾考核了与引爆装置接口环境适应性和匹配性，试验件状态更加合理、真实；一方面通过1:1试验件考核到真实产品是否能够满足飞行环境要求，考核产品与引爆装置接口的环境适应性和匹配性，另一方面，通过平板试验件补充考核了产品对地面等其他环境的适应性及安全性；

(2)在设计鉴定试验项目中增加了飞行气动热环境试验的考核，模拟了柔性导爆索分离装置在飞行过程中所经历的温度变化，获得了试验数据，更准确的把控了产品飞行时的状态，实现状态受控，试验项目更加完善；减小了天地差异性；

(3)规定各项环境试验及发火试验的试验边界，及试验件在工装上的装夹状态，确保试验边界的一致性，减少由于试验边界及装夹状态不同导致试验结果偏差的可能性。

附图说明

图1为柔性导爆索分离装置1:1试验件示意图；

图2为柔性导爆索分离装置平板试验件示意图；

图中：1、分离壳体；2、柔性导爆索；3、保护罩A；4、紧固件；5、分离板；6、保护罩B；7、柔性导爆索分离装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

本发明所述柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法包括如下步骤：

(一)试验件状态

为考核、验证产品的真实性能，采用1:1试验件进行试验是最合理的。但受当前试验条件的限制，有些试验暂不具备采用1:1试验件进行的条件，因此柔性导爆索分离装置采用1:1试验件和平板试验件相结合的方法进行设计鉴定试验。

下面分别介绍1:1试验件和平板试验件的设计状态。

(1)1:1试验件

柔性导爆索分离装置1:1试验件如图1(a)所示，柔性导爆索分离装置7是数个均布在分离壳体1上类似于矩形框的结构，矩形框每个边的截面如图1(b)所示，结构包括分离壳体1、柔性导爆索2、保护罩A3和紧固件4；柔性导爆索2位于保护罩A3中，通过紧固件4与分离壳体1连接。此外，引爆装置按照图纸的装配要求与1:1试验件连接，并随1:1试验件进行了所有的环境及发火试验。

(2)平板试验件

平板试验件结构如图2(a)所示，是个外型为矩形的装配体。继承了以往平板试验件设计方法，各零组件的材料、结构截面尺寸与真实产品完全相同，其余结构简化的平板试验件，如图2(b)所示，其结构组成包括分离板5、柔性导爆索2、保护罩B6、紧固件4；柔性导爆索2位于保护罩B6中，通过紧固件4与分离板5连接。

(二)试验项目

1:1试验件主要模拟航天飞行器飞行过程中各环境条件，平板试验件补充完成其它的环境条件。

(1)1:1试验件试验项目一般包括：温度循环、半正弦冲击、正弦扫描、随机振动等，完成上述试验后分组进行高温1、低温和常温发火。高温1发火试验是模拟飞行气动热环境条件，采用石英灯加热的方式，按型号提供的热流条件加载，加载结束后5min内完成发火。在加载热流的整个过程中在装置不同位置布置了温度测点，一方面可获得产品在热流条件下的温升值，一方面可以把控试验件状态，看是否可以正常发火。低温发火按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火。常温发火即完成各项环境试验后直接发火。

(2)平板试验件一般分多个支路：①2m跌落；②高温贮存；③温度-湿度-高度、震动和加速度等序贯试验；④12m跌落(安全性试验)；完成前三个支路试验后分组进行高温2、低温和常温发火。高温2发火试验是继承以往型号的模式，按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火。低温和常温发火试验要求同1:1试验件。

(三)试验边界

设计鉴定试验件进行各项环境试验及发火试验时，均明确了试验件边界和装夹要求。

对于1:1试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件自由、平放在温湿箱中，表面不被其他物体遮挡等；

(2)进行力学环境试验时，明确了试验件的具体装夹方向和位置，在试验件规定的位置有规定数量的输入控制点；

(3)发火试验时采用悬挂方式进行分离试验，使得边界效应的影响最小。

对于平板试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件应均匀摆放，表面不被其他物体遮挡，不能平躺在温湿箱底部，以防浸泡在水中或大面积的接触箱内壁导致温度超差等；

(2)由于平板试验件尺寸较小，进行力学试验时试验件上各点的差异较小，因此沿用以往型号的试验边界，未进行特殊要求；

(3)发火试验时，规定了专用试验工装，并规定了试验件在工装上的装夹状态。

设计鉴定试验实例：

第一设计鉴定试验件状态设计。该实例所述的设计鉴定1:1试验件如图1所示，直径为1800mm。平板试验件如图2所示，尺寸400mm×300mm。1:1试验件和平板试验件结构截面完全相同。

第二确定完善的试验项目。该实例中柔性导爆索分离装置1:1试验件的试验项目：温度循环、正弦扫描、随机振动、飞行气动热环境和发火试验。平板试验件试验项目：支路①12m跌落；支路②温度-湿度-高度、震动、2m跌落，并分别进行200℃、-35℃保温后发火。

第三步试验边界设计和明确。实例中1:1试验件进行振动试验时采用三点平均控制方法，产品下端面通过均布的20-M10螺栓与夹具相连。进行发火试验时将1：1试验件上端面的4个点与钢索连接后悬挂，距离地面高度H。实例中平板试验件发火试验两侧工装截面为U型，发火前将平板试验件插入U型工装中，明确两U型工装距离L1以及平板试验件与工装相对位置L2。

Claims (7)

1.一种柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：该方法如下：

柔性导爆索分离装置(7)采用1:1试验件和平板试验件相结合的方法进行设计鉴定试验；

1:1试验件模拟航天飞行器飞行过程中各环境条件，试验项目包括：温度循环、半正弦冲击、正弦扫描、随机振动，完成上述试验后分组进行高温1、低温和常温发火；

平板试验件补充完成其它的环境条件，分多个支路：①2m跌落；②高温贮存；③温度-湿度-高度、震动和加速度等序贯试验；④12m跌落；完成前三个支路试验后分组进行高温2、低温和常温发火。

2.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：所述柔性导爆索分离装置(7)是数个均布在分离壳体(1)上的矩形框结构，1:1试验件矩形框每个边的结构包括分离壳体(1)、柔性导爆索(2)、保护罩A(3)和紧固件(4)；柔性导爆索(2)位于保护罩A(3)中，通过紧固件(4)与分离壳体(1)连接；此外引爆装置按照图纸的装配要求与1:1试验件连接，并随1:1试验件进行所有的环境及发火试验。

3.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：所述平板试验件是外型为矩形的装配体，各零组件的材料、结构截面尺寸与真实产品完全相同，结构包括分离板(5)、柔性导爆索(2)、保护罩B(6)、紧固件(4)；柔性导爆索(2)位于保护罩B(6)中，通过紧固件(4)与分离板(5)连接。

4.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：对于1:1试验件，高温1发火试验是模拟飞行气动热环境条件，采用石英灯加热的方式，按型号提供的热流条件加载，加载结束后5min内完成发火；在加载热流的整个过程中在装置不同位置布置了温度测点，一方面可获得产品在热流条件下的温升值，一方面可以把控试验件状态，看是否可以正常发火；低温发火按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；常温发火即完成各项环境试验后直接发火。

5.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：对于平板试验件，高温2发火试验是继承以往型号的模式，按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；低温发火按照规定温度和规定时间进行保温，从温箱取出后5min内完成发火；常温发火即完成各项环境试验后直接发火。

6.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：所述1:1试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件自由、平放在温湿箱中，表面不被其他物体遮挡；

(2)进行力学环境试验时，明确试验件的具体装夹方向和位置，在试验件规定的位置有规定数量的输入控制点；

(3)发火试验时采用悬挂方式进行分离试验，使得边界效应的影响最小。

7.根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置设计鉴定试验方法，其特征在于：所述平板试验件试验边界要求如下：

(1)进行温湿环境试验时，明确试验件应均匀摆放，表面不被其他物体遮挡，不能平躺在温湿箱底部，以防浸泡在水中或大面积的接触箱内壁导致温度超差；

(2)由于平板试验件尺寸较小，进行力学试验时试验件上各点的差异较小，因此沿用以往型号的试验边界，未进行特殊要求；

(3)发火试验时，规定了试验工装，并规定了试验件在工装上的装夹状态。