CN112361898B - 一种航天飞行器分离系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种航天飞行器分离系统，包括纵向分离装置，纵向分离装置包括：纵向分离壳体，纵向分离壳体的外表面形成有将纵向分离壳体的外表面划分为左右两个部分的纵向削弱槽，以分别和左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定；爆炸膨胀组件；保护罩，保护罩具有容纳凹槽，爆炸膨胀组件置于容纳凹槽内，保护罩固定在纵向分离壳体的内表面且容纳凹槽的槽口朝向纵向分离壳体的内表面，爆炸膨胀组件和纵向削弱槽相背设置；其中，纵向削弱槽在爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，爆炸膨胀组件的膨胀变形的作用力将纵向分离壳体分为两部分。本申请实施例解决了传统的航天飞行器分离装置的分离壳体结构复杂，具有污染的技术问题。

Description

一种航天飞行器分离系统

技术领域

本申请涉及航天飞行器分离技术领域，具体地，涉及一种航天飞行器分离系统。

背景技术

航天飞行器的分离系统是火箭的一个重要分系统，它的功用是将火箭飞行过程中已经完成其预定工作，而且在继续飞行中无用的部分分离并抛掉，从而改善火箭质量特性，提高运载能力，如如级间分离、星箭分离、整流罩的纵向分离等。

运载火箭大都采用可抛掷整流罩，保护卫星等有效载荷在通过大气层时，不受气动加热和气动力的影响，同时也使运载火箭具有较好的气动外形，以减少飞行气动阻力。当运载火箭穿过大气层，整流罩的保护作用一完成，就将它从火箭上分离抛掉，以减少火箭结构质量，提高运载能力。

按照整流罩结构形式、分离机构和抛掷轨迹的不同，整流罩分离结构大致可分为以下三类：整体轴向分离、下端活动铰链约束侧向转动分离和侧向平推分离。整体轴向分离方式虽然使整流罩结构设计简单，分离面少，但是它只能在整流罩底部解锁，沿轴向向前推出，使分离时间加长，还增加了整流罩分离后的控制问题；下端活动铰链约束侧向转动分离虽然结构灵活性高，但是分离装置结构比较复杂，加工工艺要求高。

因此，传统的航天飞行器分离系统结构复杂，具有污染是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种航天飞行器分离系统，以解决传统的航天飞行器分离系统结构复杂，具有污染的技术问题。

本申请实施例提供了一种航天飞行器分离系统，包括纵向分离装置，所述纵向分离装置用于分别与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩连接形成整个的整流罩；所述纵向分离装置包括：

纵向分离壳体，所述纵向分离壳体的外表面形成有纵向削弱槽，所述纵向削弱槽将所述纵向分离壳体的外表面划分为左右两个部分，以用于分别和左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定；

爆炸膨胀组件；

保护罩，所述保护罩具有容纳凹槽，所述爆炸膨胀组件置于所述容纳凹槽内，所述保护罩固定在所述纵向分离壳体的内表面且所述容纳凹槽的槽口朝向所述纵向分离壳体的内表面，所述爆炸膨胀组件和所述纵向削弱槽相背设置；

其中，所述纵向削弱槽用于削弱纵向分离壳体在所述纵向削弱槽处的强度和刚度，在所述爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，所述爆炸膨胀组件的膨胀变形的作用力将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

纵向分离装置的作用在于在其未分离时，与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩连接形成整个的整流罩；在纵向分离装置分离后，整流罩分离成两个部分，左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩。纵向纵向削弱槽的作用在于一方面将所述纵向分离壳体的外表面划分为左右两个部分，另一方面，削弱纵向分离壳体在所述纵向削弱槽处的强度和刚度。爆炸膨胀组件置于保护罩的容纳凹槽内，保护罩固定在所述纵向分离壳体的内表面且所述容纳凹槽的槽口朝向所述纵向分离壳体的内表面，实现了所述爆炸膨胀组件和所述纵向削弱槽相背设置。这样，在所述爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，所述爆炸膨胀组件会产生膨胀变形，爆炸膨胀组件的膨胀变形在所述纵向分离壳体的纵向削弱槽背侧施加力的作用，将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分，从而实现了将纵向分离壳体分为两部分。在此过程中，爆炸膨胀组件在爆炸过程中，本身并没有被炸开，而是产生了膨胀，膨胀产生的作用力施加在纵向削弱槽的背面，将纵向分离壳体沿纵向削弱槽分为两部分，从而实现了纵向分离壳体的分离。由于在爆炸过程中，爆炸膨胀组件没有炸开，爆炸产生的污染物就被封闭在了爆炸膨胀组件内，没有向爆炸膨胀组件以外的区域扩散，因此没有对爆炸膨胀组件以外的区域造成污染；另外，由于在爆炸过程中，爆炸膨胀组件没有炸开，仅仅是进行了膨胀，因此，爆炸膨胀组件以外的区域而言，爆炸膨胀组件产生的冲击主要是膨胀变形对纵向分离壳体的纵向削弱槽背侧施加力的作用，因此是低冲击的分离装置。保护罩一方面爆炸膨胀组件提供了安装结构，另一方面，即使爆炸膨胀组件由于种种原因发生了泄露的情况，保护罩也能够阻止爆炸碎片向保护罩一侧扩散。本申请实施例的航天飞行器分离系统，在纵向分离装置爆炸分离的过程中，没有污染物扩散，且冲击较低，尤其适用于运载火箭的整流罩的分离的场景；同时，结构稳定，安装拆卸简便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例的本申请实施例的航天飞行器分离系统与整流罩安装后的示意图；

图2为图1所示的航天飞行器分离系统的纵向分离装置的剖面图；

图3为图1所示的航天飞行器分离系统的平抛推冲装置的安装示意图；

图4为图1所示的航天飞行器分离系统的环向分离装置的环向分离壳体的剖面图。

附图标记说明：

1纵向分离装置，

11纵向分离壳体，111纵向削弱槽，

12保护罩，121容纳凹槽，122固定翻边，

131炸药组件，132填充物，133扁平管，

14连接紧固件，

2平抛推冲装置，21推冲器，22两个推冲器支架，

3环向分离装置，

31环向分离壳体，

311环向削弱槽，312爆炸性部件安装位置，313补强结构，

314下连接环,315上连接环，316定位凸起。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本申请实施例的本申请实施例的航天飞行器分离系统与整流罩安装后的示意图；图2为图1所示的航天飞行器分离系统的纵向分离装置的剖面图。

如图1和图2所示，本申请实施例的航天飞行器分离系统，包括纵向分离装置1，所述纵向分离装置用于分别与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩连接形成整个的整流罩；所述纵向分离装置1包括：

纵向分离壳体11，所述纵向分离壳体的外表面形成有纵向削弱槽111，所述纵向削弱槽111将所述纵向分离壳体11的外表面划分为左右两个部分，以用于分别和左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定；

爆炸膨胀组件；

保护罩12，所述保护罩12具有容纳凹槽121，所述爆炸膨胀组件置于所述容纳凹槽121内，所述保护罩12固定在所述纵向分离壳体11的内表面且所述容纳凹槽121的槽口朝向所述纵向分离壳体的内表面，所述爆炸膨胀组件和所述纵向削弱槽111相背设置；

其中，所述纵向削弱槽用于削弱纵向分离壳体在所述纵向削弱槽处的强度和刚度，在所述爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，所述爆炸膨胀组件的膨胀变形的作用力将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分。

本申请实施例的航天飞行器分离系统，纵向分离装置的作用在于在其未分离时，与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩连接形成整个的整流罩；在纵向分离装置分离后，整流罩分离成两个部分，左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩。纵向纵向削弱槽的作用在于一方面将所述纵向分离壳体的外表面划分为左右两个部分，另一方面，削弱纵向分离壳体在所述纵向削弱槽处的强度和刚度。爆炸膨胀组件置于保护罩的容纳凹槽内，保护罩固定在所述纵向分离壳体的内表面且所述容纳凹槽的槽口朝向所述纵向分离壳体的内表面，实现了所述爆炸膨胀组件和所述纵向削弱槽相背设置。这样，在所述爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，所述爆炸膨胀组件会产生膨胀变形，爆炸膨胀组件的膨胀变形在所述纵向分离壳体的纵向削弱槽背侧施加力的作用，将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分，从而实现了将纵向分离壳体分为两部分。在此过程中，爆炸膨胀组件在爆炸过程中，本身并没有被炸开，而是产生了膨胀，膨胀产生的作用力施加在纵向削弱槽的背面，将纵向分离壳体沿纵向削弱槽分为两部分，从而实现了纵向分离壳体的分离。由于在爆炸过程中，爆炸膨胀组件没有炸开，爆炸产生的污染物就被封闭在了爆炸膨胀组件内，没有向爆炸膨胀组件以外的区域扩散，因此没有对爆炸膨胀组件以外的区域造成污染；另外，由于在爆炸过程中，爆炸膨胀组件没有炸开，仅仅是进行了膨胀，因此，爆炸膨胀组件以外的区域而言，爆炸膨胀组件产生的冲击主要是膨胀变形对纵向分离壳体的纵向削弱槽背侧施加力的作用，因此是低冲击的分离装置。保护罩一方面爆炸膨胀组件提供了安装结构，另一方面，即使爆炸膨胀组件由于种种原因发生了泄露的情况，保护罩也能够阻止爆炸碎片向保护罩一侧扩散。本申请实施例的航天飞行器分离系统，在纵向分离装置爆炸分离的过程中，没有污染物扩散，且冲击较低，尤其适用于运载火箭的整流罩的分离的场景；同时，结构稳定，安装拆卸简便。

下面介绍爆炸膨胀组件的结构。

实施中，如图2所示，所述爆炸膨胀组件包括炸药组件131，填充物132和扁平管133；

所述炸药组件131位于所述扁平管133的中心，所述填充物132填充满所述炸药组件和所述扁平管133的内壁之间的空间；

其中，所述填充物132用于支撑所述炸药组件131，且用于在所述炸药组件131爆炸时向所述扁平管133传递力的作用，使得所述扁平管133膨胀变形将所述纵向分离壳体11沿所述纵向削弱槽分为两部分。

在炸药组件未爆炸时，填充物对炸药组件起到支撑作用；在炸药组件爆炸时，填充物将炸药组件爆炸的爆轰能量向扁平管传递。如果扁平管和填充物之间留有一定的间隙，则间隙中的空气对炸药组件产生的能量有明显的失落作用，所以在设计时应该保证填充物尽可能填满扁平管与炸药索之间的间隙。

实施中，所述炸药组件包括：

炸药索；

分别连接在所述炸药索两端的两个起爆器；

其中，两个所述起爆器用于同时起爆所述炸药索，两个所述起爆器互为冗余设置以提高起爆的可靠性。

炸药索的两端各安装一个起爆器，即起爆采用冗余方式。两个起爆器同时起爆，这种冗余设计能提高分离的可靠性，即使一个起爆器失效，仍然可以实现分离，而且对分离特性不会造成影响。起爆器输出的能量形式为爆轰，其输出端与炸药索的输入端之间的传爆间隙应合理。

实施中，所述炸药索包括炸药用管和炸药，所述炸药填充在所述炸药用管内；

其中，所述炸药用管为截面为圆形的金属管，所述炸药用管在所述炸药爆炸时被炸开，将作用力经所述填充物传递至所述扁平管。

炸药索是分离装置的动力源，其工作时产生的爆轰为纵向分离壳体提供分离能量。炸药是高能炸药，在炸药爆炸时将炸药用管炸开。被炸开的炸药用管将作用力通过填充物传递至扁平管，使扁平管膨胀。

下面介绍扁平管的结构。

实施中，所述扁平管是不锈钢材料的扁平管。

扁平管在分离装置的功能主要有以下两方面。一是将炸药组件爆轰的能量通过膨胀的形式传递给纵向分离壳体，从纵向分离壳体的纵向削弱槽的背部将其撑断，实现分离功能；二是将爆炸时产生的爆炸产物封闭在扁平管内，实现对炸药组件工作产生的污染物的控制。

具体的，扁平管的主要结构参数包括：材料、壁厚和扁平尺寸。扁平管材料选用材质均匀且韧性较高的材料，如不锈钢；扁平管的厚度约为1毫米；扁平管的长宽比例需要根据分析和试验验证等方法进行选择。

具体的，扁平管为圆形钢管压制成型的扁平管。

下面介绍保护罩的结构。

实施中，如图2所示，所述保护罩还包括：

固定翻边122，所述容纳凹槽121的一个槽壁的顶端设置有所述固定翻边122；

其中，所述固定翻边122和所述纵向分离壳体11通过连接紧固件14固定。

固定翻边和连接紧固件配合，实现了保护罩的稳定固定。

连接紧固件将保护罩和纵向分离壳体固定连接。连接紧固件包括连接螺栓、垫圈、螺母等，完成分离工作后不能出现断裂及任何多余物。

具体的，连接螺栓采用六角头螺栓。

实施中，所述保护罩是铝合金材料的保护罩，所述纵向分离壳体是铝合金材料的纵向分离壳体。

保护罩由铝合金经机械加工而成，与纵向分离壳体通过六角头螺栓连接。

具体的，保护罩呈长条形。

具体的，纵向分离壳体为弧形板结构，纵向分离壳体为铝合金整体锻造结构。

下面介绍纵向削弱槽的结构。

实施中，如图2所示，所述纵向削弱槽111是槽口大槽底小形状的纵向削弱槽，所述纵向削弱槽111的两侧槽壁相交于槽底；

所述纵向削弱槽111的两侧槽壁分别为斜面且对称设置。

这样，纵向削弱槽就是截面为V型的纵向削弱槽。截面为V型的纵向削弱槽，在V型的纵向削弱槽的背侧，仅需要较小的冲击力，即可实现将纵向分离壳体在纵向削弱槽处分离开。

实施中，所述纵向削弱槽的深度大于等于所述纵向分离壳体厚度的三分之一小于等于所述纵向分离壳体厚度的二分之一。

纵向削弱槽的深度可以根据实际纵向分离壳体使用的场景，分离时间和爆炸膨胀组件的威力进行选择。

纵向分离壳体在分离前连接左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩，承受地面及飞行过程中的载荷，并在承受载荷的情况下保证一定的刚度。从连接强度和连接刚度的角度考虑，纵向分离壳体的厚度越大越好；从分离角度考虑，纵向分离壳体越小越好。因此设计时，在满足强度和刚度的要求下，取最小的纵向分离壳体厚度。同时，为了保证分离面位置可控，需要在纵向分离壳体上纵向削弱槽。本申请实施例的航天飞行器的分离装置尤其适用于安装于运载火箭的卫星整流罩纵向分离面，用于整流罩的纵向分离。

通过对航天飞行器的分离装置的爆炸膨胀组件的炸药的用量的控制，能够实现，分离装置的分离时间不大于10毫秒；分离装置工作时产生的近场冲击时域小于10000g，g是重力加速度。

纵向分离装置工作过程中无污染物泄露，爆炸产生的燃气和可能产生的碎片被限制在扁平管内。

图3为图1所示的航天飞行器分离系统的平抛推冲装置的安装示意图。实施中，如图1和图3所示，分离系统还包括平抛推冲装置2，所述平抛推冲装置包括：

推冲器21和两个推冲器支架22，两个所述推冲器支架22分别用于与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定，所述推冲器21连接两个所述推冲器支架22；

其中，所述推冲器用于在左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩被所述纵向分离装置分离后，进行推冲其中一个推冲器支架被推走，所述推冲器和另一推冲器支架保持连接，使得左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩向左右两侧分开。

纵向分离装置仅仅将左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩分离开，两者不再连接，通过平抛推冲装置的推冲作用，进一步将两个左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩向左右两侧推出进行抛弃。

具体的，每个整流罩半罩上分别对称布置4个平抛推冲装置，为整流罩半罩的平抛分离提供分离冲量。

平抛推冲装置使得左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩在分离是具有分离初始速度的，进而使得分离后的左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩具有一定的初速度，快速与运载火箭产生一定距离。

纵向分离装置和平抛推冲装置在左右分离左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩的过程中，左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩无运动干涉，使得分离后的左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩与运载火箭其它结构之间不会发生碰撞，不会影响运载火箭的姿态。

实施例二

本申请实施例的航天飞行器分离系统，在实施例一的基础上，还具有以下特点。

图4为图1所示的航天飞行器分离系统的环向分离装置的环向分离壳体的剖面图。如图4所示，本申请实施例的航天飞行器分离系统，还包括环向分离装置3，所述环向分离装置用于分别与整流罩和一个舱段固定，所述环向分离装置包括：

环形的环向分离壳体31，所述环向分离壳体的外周面设置有沿所述环向分离壳体的周向方向的环向削弱槽311，所述环向削弱槽311为封闭的环形且将所述环向分离壳体31的外表面划分为上下两个部分；

爆炸性部件安装位置312，用于安装分离装置的爆炸性部件，位于所述环向分离壳体31的内表面，所述环向削弱槽311和所述爆炸性部件安装位置312相背设置；

其中，所述环向削弱槽311用于削弱环向分离壳体在所述环向削弱槽311处的强度和刚度，以在所述爆炸性部件安装位置312的爆炸部件发生爆炸时，所述环向分离壳体31沿所述环向削弱槽分为两部分。

环向分离装置的作用在于在其未分离时，将整流罩和一个舱段连接；在环向分离装置分离后，分离为整流罩和一个舱段。环向分离装置的环向分离壳体，环向削弱槽的作用在于一方面将所述环向分离壳体的外表面划分为两个部分，另一方面，削弱环向分离壳体在所述环向削弱槽处的强度和刚度。爆炸性部件安装位置位于所述环向分离壳体的内表面，所述环向削弱槽和所述爆炸性部件安装位置相背设置，爆炸性部件安装位置用于安装爆炸性部件，环向分离壳体能够实现分离装置的爆炸性部件和所述环向削弱槽相背设置。这样，在分离装置的爆炸性部件发生爆炸时，爆炸产生的力的作用将所述环向分离壳体沿所述环向削弱槽分为两部分，从而实现了将环向分离壳体分为两部分。本申请实施例的航天飞行器分离系统的环向分离装置的环向分离壳体，结构简单，装配难度较低；同时，能够能够实现整流罩和一个舱段的承载和分离的作用。

下面介绍环向削弱槽的结构。

实施中，所述环向削弱槽是槽口大槽底小形状的环向削弱槽，所述环向削弱槽的两侧槽壁相交于槽底；

所述环向削弱槽的两侧槽壁分别为斜面且对称设置。

这样，环向削弱槽就是截面为V型的环向削弱槽。截面为V型的环向削弱槽，在V型的环向削弱槽的背侧，仅需要较小的冲击力，即可实现将环向分离壳体在环向削弱槽处分离开。而V型的环向削弱槽的背侧就是爆炸性部件安装位置。

实施中，所述环向削弱槽的深度大于等于所述环向分离壳体厚度的三分之一小于等于所述环向分离壳体厚度的二分之一。

环向削弱槽的深度可以根据实际环向分离壳体使用的场景，分离时间和爆炸性部件的威力进行选择。

下面介绍环向分离壳体的结构。

实施中，所述环向分离壳体是环形的环向分离壳体；

所述环向削弱槽的长度方向沿所述环向分离壳体的周向方向，且所述环向削弱槽为首尾相连的封闭形状。

所述环向分离壳体是环形的环向分离壳体，这样，环向分离壳体的上端连接整流罩，下端连接舱段。因此，环向分离装置的环向分离壳体，尤其适用于运载火箭整流罩和舱段之间的环向分离。

实施中，如图4所示，所述环向分离壳体还包括：

向内凸起的环形的补强结构313，所述补强结构313沿所述环向分离壳体的内表面设置；

所述补强结构为两个，分别设置在所述爆炸性部件安装位置的两侧；

其中，两个所述补强结构之间形成的凹槽作为爆炸性部件安装位置。

两个所述补强结构之间形成的凹槽作为爆炸性部件安装位置，这样，限定了安装爆炸性部件的空间，便于安装时将爆炸性部件安装到到位，使得装配难度较小。两个补强结构提高了环向削弱槽两侧结构的刚度，增加了刚度梯度，提高了分离性能，使得环向分离壳体分离时分离面齐整，除分离面外结构无破坏。

环向分离壳体在分离前连接整流罩和一个舱段，承受地面及飞行过程中的载荷，并在承受载荷的情况下保证一定的刚度。从连接强度和连接刚度的角度考虑，环向分离壳体的厚度越大越好；从分离角度考虑，环向分离壳体越小越好。因此设计时，在满足强度和刚度的要求下，取最小的环向分离壳体厚度。同时，为了保证分离面位置可控，需要在环向分离壳体上预制环向削弱槽，并在环向削弱槽附近增强壳体的刚度，通过补强结构实现，增加刚度梯度。

实施中，如图4所示，所述环向分离壳体还包括：

下连接环314，所述下连接环在其中一个补强结构的一侧向远离所述环向削弱槽的一侧延伸，且所述下连接环的外周面与所述环向分离壳体的外周面平齐；

其中，所述下连接环用于与舱段固定连接。

环向分离壳体需要与整流罩和一个舱段连接。下连接环与舱段固定连接。

实施中，所述环向分离壳体还包括：

上连接环315，所述上连接环在另一个补强结构的一侧向远离环向削弱槽的一侧延伸，且所述上连接环的外周面相对于所述环向分离壳体的外周面向内下凹，所述上连接环和所述环向分离壳体的外周面之间形成定位台阶；

其中，所述定位台阶用于与整流罩的安装定位。

这样，定位台阶的存在使得环向分离壳体的上连接环和整流罩之间的装配难度较低。

下连接环与一个舱段固定连接。

实施中，所述上连接环的内表面和所述补强结构的内表面相平。

这样，能够简化环向分离壳体的结构，降低制造的环向分离壳体的难度。

实施中，如图4所示，所述环向分离壳体还包括：

环形的定位凸起316，所述定位凸起316设置在与上连接环连接的补强结构的内表面之上；

其中，所述定位凸起316用于环向分离装置的保护罩的定位，所述环向分离装置的保护罩用于与所述环向分离壳体固定，遮盖所述爆炸性部件。

定位凸起分离装置的保护罩的定位，使得环向分离壳体的装配难度较低。所述保护罩用于与所述环向分离壳体固定，遮盖所述爆炸性部件，防止爆炸性部件爆炸后飞向舱段或整流罩的内部。

实施中，所述环向分离壳体为一体化结构；

所述环向分离壳体是铝合金锻造形成的环向分离壳体。

通过对航天飞行器的环向分离装置的爆炸性部件威力的控制，环向削弱槽的深度等等的控制，能够实现环向分离壳体的分离时间不大于10毫秒。

环向分离装置在上下分离整流罩和舱段的过程中，整流罩和舱段无运动干涉，使得分离后的整流罩与运载火箭其它结构之间不会发生碰撞，不会影响运载火箭的姿态。

实施中，航天飞行器与整流罩连接的舱段可以是柱状舱段，也可以是锥状舱段。对应的，环向分离装置也包括：柱环向分离装置和锥环向分离装置。

环形的环向分离壳体，对应在柱环向分离装置，是柱环形的环向分离壳体。

柱环形的环向分离壳体通过双排沉头72-M8与末级发动机插接，插接为标准插接口(插接长度为40mm)；柱环形的环向分离壳体通过双排沉头72-M8与整流罩半罩连接，插接为标准插接口(插接长度为40mm)。

柱环形的环向分离壳体通过双排六角头80-M6与用于环向分离装置的保护罩连接。

环形的环向分离壳体，对应在柱环向分离装置，是锥环形的环向分离壳体。

锥环形的环向分离壳体通过双排沉头60-M8与末级发动机插接，插接为标准插接口(插接长度为40mm)；锥环形的环向分离壳体通过双排沉头60-M8与整流罩半罩连接，插接为标准插接口(插接长度为40mm)。

锥环形的环向分离壳体通过单排六角头66-M6与用于环向分离装置的保护罩连接。

锥环形的环向分离壳体采用锻铝2A14材料，小端外径Φ1000mm，高度162mm，分离凹槽厚度2.6mm。

环向分离装置的保护罩为锻铝2A14材料。

本申请实施例的航天飞行器分离系统，使得航天飞行器整流罩通过纵向分离装置，平抛推冲装置和环向分离装置的配合，能够实现整流罩分为两部分，整流罩和与之连接的舱段分开，且向外飞出，整流罩像瓜瓣一样分开向外飞出。本申请实施例的航天飞行器分离系统，结构简单，技术稳定，安装拆卸简便，分离可靠，分离过程无污染，对火箭扰动小。

本申请实施例的航天飞行器分离系统在分离整流罩的过程中，能够实现分离系统的分离时间不大于10毫秒；分离系统工作过程中不产生运动干涉；初始分离速度不低于3米每秒。

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种航天飞行器分离系统，其特征在于，包括纵向分离装置，所述纵向分离装置用于分别与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩连接形成整个的整流罩；所述纵向分离装置包括：

纵向分离壳体，所述纵向分离壳体的外表面形成有纵向削弱槽，所述纵向削弱槽将所述纵向分离壳体的外表面划分为左右两个部分，以用于分别和左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定；

爆炸膨胀组件；

保护罩，所述保护罩具有容纳凹槽，所述爆炸膨胀组件置于所述容纳凹槽内，所述保护罩固定在所述纵向分离壳体的内表面且所述容纳凹槽的槽口朝向所述纵向分离壳体的内表面，所述爆炸膨胀组件和所述纵向削弱槽相背设置；

其中，所述纵向削弱槽用于削弱纵向分离壳体在所述纵向削弱槽处的强度和刚度，在所述爆炸膨胀组件发生爆炸产生膨胀变形时，所述爆炸膨胀组件的膨胀变形的作用力将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分；

分离系统还包括平抛推冲装置，所述平抛推冲装置包括：

推冲器和两个推冲器支架，两个所述推冲器支架分别用于与左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩固定，所述推冲器连接两个所述推冲器支架；

其中，所述推冲器用于在左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩被所述纵向分离装置分离后，进行推冲其中一个推冲器支架被推走，所述推冲器和另一推冲器支架保持连接，使得左侧整流罩半罩和右侧整流罩半罩向左右两侧分开；

分离系统还包括环向分离装置，所述环向分离装置用于分别与整流罩和一个舱段固定，所述环向分离装置包括：

环形的环向分离壳体，所述环向分离壳体的外周面设置有沿所述环向分离壳体的周向方向的环向削弱槽，所述环向削弱槽为封闭的环形且将所述环向分离壳体的外表面划分为上下两个部分；

爆炸性部件安装位置，用于安装环向分离装置的爆炸性部件，位于所述环向分离壳体的内表面，所述环向削弱槽和所述爆炸性部件安装位置相背设置；

其中，所述环向削弱槽用于削弱环向分离壳体在所述环向削弱槽处的强度和刚度，以在所述爆炸性部件安装位置的爆炸部件发生爆炸时，所述环向分离壳体沿所述环向削弱槽分为两部分。

2.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，所述爆炸膨胀组件包括炸药组件，填充物和扁平管；

所述炸药组件位于所述扁平管的中心，所述填充物填充满所述炸药组件和所述扁平管的内壁之间的空间；

其中，所述填充物用于支撑所述炸药组件，且用于在所述炸药组件爆炸时向所述扁平管传递力的作用，使得所述扁平管膨胀变形将所述纵向分离壳体沿所述纵向削弱槽分为两部分。

3.根据权利要求2所述的分离系统，其特征在于，所述炸药组件包括：

炸药索和分别连接在所述炸药索两端的两个起爆器；其中：

所述起爆器用于起爆所述炸药索，两个所述起爆器互为冗余设置以提高起爆的可靠性；

所述炸药索包括炸药用管和炸药，所述炸药填充在所述炸药用管内；所述炸药用管为截面为圆形的金属管，所述炸药用管在所述炸药爆炸时被炸开，将作用力传递至所述扁平管。

4.根据权利要求3所述的分离系统，其特征在于，所述保护罩还包括：

固定翻边，所述容纳凹槽的一个槽壁的顶端设置有所述固定翻边；

其中，所述固定翻边和所述纵向分离壳体通过连接紧固件固定。

5.根据权利要求4所述的分离系统，其特征在于，所述纵向削弱槽是槽口大槽底小形状的纵向削弱槽，所述纵向削弱槽的两侧槽壁相交于槽底；

所述纵向削弱槽的两侧槽壁分别为斜面且对称设置；

所述纵向削弱槽的深度大于或等于所述纵向分离壳体厚度的三分之一，小于或等于所述纵向分离壳体厚度的二分之一。

6.根据权利要求5所述的分离系统，其特征在于，所述保护罩是铝合金材料的保护罩，所述纵向分离壳体是铝合金材料的纵向分离壳体，所述扁平管是不锈钢材料的扁平管。

7.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，所述环向削弱槽是槽口大槽底小形状的环向削弱槽，所述环向削弱槽的两侧槽壁相交于槽底；所述环向削弱槽的两侧槽壁分别为斜面且对称设置；

所述环向削弱槽的深度大于或等于所述环向分离壳体厚度的三分之一，小于或等于所述环向分离壳体厚度的二分之一。

8.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，所述环向分离壳体还包括：

向内凸起的环形的补强结构，所述补强结构沿所述环向分离壳体的内表面设置；

所述补强结构为两个，分别设置在所述爆炸性部件安装位置的两侧；

其中，两个所述补强结构之间形成的凹槽作为爆炸性部件安装位置。

9.根据权利要求8所述的分离系统，其特征在于，所述环向分离壳体还包括：

下连接环，所述下连接环在其中一个补强结构的一侧向远离所述环向削弱槽的一侧延伸，且所述下连接环的外周面与所述环向分离壳体的外周面平齐；

其中，所述下连接环用于与舱段固定连接。

10.根据权利要求9所述的分离系统，其特征在于，所述环向分离壳体还包括：

上连接环，所述上连接环在另一个补强结构的一侧向远离环向削弱槽的一侧延伸，且所述上连接环的外周面相对于所述环向分离壳体的外周面向内下凹，所述上连接环和所述环向分离壳体的外周面之间形成定位台阶；

其中，所述定位台阶用于整流罩的安装定位。

11.根据权利要求10所述的分离系统，其特征在于，所述上连接环的内表面和所述补强结构的内表面相平。

12.根据权利要求11所述的分离系统，其特征在于，所述环向分离壳体还包括：

环形的定位凸起，所述定位凸起设置在与上连接环连接的补强结构的内表面之上；

其中，所述定位凸起用于环向分离装置的保护罩的定位，所述环向分离装置的保护罩用于与所述环向分离壳体固定，遮盖所述爆炸性部件。

13.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，所述环向分离壳体是铝合金锻造形成的为一体化结构的环向分离壳体。

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