CN113320719B - 一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法及装置。所述方法包括：从数据库获取待排序连接器的信息；将脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻设置为工作结束时刻；对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序。本发明实现了连接器脱落时序的自动设计；由于考虑了连接器的安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性对脱落时序的影响，本发明所述设计方法能够提高液体运载型号发射流程的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭技术领域，具体涉及一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法及装置。
背景技术
气液连接器是液体运载火箭射前流程中重要的单机设备之一，其主要作用为完成地面供气系统、加注系统与火箭系统的连接，并能依据需求在完成箭体的加注、供气等工作后按照既定的流程进行人工脱落、远控脱落甚至随着火箭起飞而被动脱落。箭上所有加注、排放及控制气体的管路均通过不同形式的连接器与地面系统形成回路，因此连接器脱落是火箭发射流程中最重要的动作之一，一旦在脱落环节出现故障，将会导致发射任务延迟甚至失败，造成不可估量的损失。
单个运载型号在加注发射流程中使用的气液连接器的数量通常是几十台套，传统的型号对于连接器脱落时序基本上沿用了工作结束就马上脱落的原则，并未深入考虑连接器脱落后对于系统安全性和可逆性的影响。
目前国内液体运载型号尚无可远控二次对接的连接器，连接器脱落就意味着该路功能丧失。低温运载型号在完成射前全部工作后，对于时间较为敏感，短短的几分钟，就会因低温推进剂吸热蒸发造成贮箱内压力升高等现象。若连接器脱落后因系统内故障需要推迟发射时，则因连接器脱落丧失的功能会对系统产生较大的影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
第一方面，本发明提供一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法，包括以下步骤：
从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序。
进一步地，所述安全性核查方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
第二方面，本发明提供一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置，包括：
连接器信息获取模块，用于从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
第一脱落时刻设置模块，用于设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
第二脱落时刻设置模块，用于对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
脱落时序设计模块，用于根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序。
进一步地，安全性核查方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
更进一步地，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
本发明通过根据连接器的类别进行初步排序，基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整对初步排序进行调整，实现了连接器脱落时序的自动设计。由于考虑了连接器的安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性对脱落时序的影响，本发明所述设计方法能够提高液体运载型号发射流程的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法的流程图。
图2为一种典型连接器脱落时序示意图。
图3为本发明实施例一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置的组成框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法的流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤101，从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
步骤102，设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
步骤103，对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
步骤104，根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序。
本实施例中，步骤101主要用于从数据库获取待排序连接器的信息。所述数据库是事先建立的专门用于存放所有连接器信息的文件。比如连接器的类别、脱落方式、工作结束时刻和安全性、可靠性等参数。连接器的脱落方式包括手动脱落和远控提前脱落。手动脱落的连接器在其工作结束后由人工操作使其脱离箭体；远控提前脱落的连接器由计算机远程遥控脱离箭体。还有一种0s脱落方式，由于是在火箭发射后脱落，不属于本实施例射前脱落的范围。连接器的类别按照工作介质及温度可分为用于液体推进剂的常规加注连接器、常规溢出连接器、低温加泄连接器、低温排气连接器和用于气体介质的低温供气连接器、常温供气连接器。溢出、排气、加泄等连接器一般归于加注连接器。值得说明的是，本实施例的连接器均指气液连接器，为了描述简便，将气液连接器简称为连接器。
表1给出了国内主要气液连接器的明细表，列出了连接器的类别、脱落方式、安全性等参数。表中可靠性的参数是排除故障需要的最少时间。火箭通常由多级组成，其中每一级都是一个相对独立的模块，如表1中第2列的偏二甲肼-四氧化二氮等4个模块。虽然连接器的脱落时序与它们所属的模块无关，但为了清楚起见，表1中列出了各连接器所属的模块的。
表1 国内主要气液连接器明细表
本实施例中，步骤102主要用于设置手动脱落连接器的脱落时刻。由于手动脱落连接器不受远程计算机的控制，因此，将其脱落时刻设置为工作结束时刻，即工作一结束就由人工完成脱落。设置手动脱落连接器的脱落时刻，是为了等远控提前脱落连接器的脱落时刻确定后，再根据脱落时刻的先后统一排序。
本实施例中，步骤103主要用于对远控提前脱落连接器进行排序。前面给出了连接器的类别，主要包括加注、供气、常温和低温，不同连接器类别的脱落时序为：先加注后供气，先常温后低温。主要原因为：供气项目特别是贮箱增压项目一般需要在推进剂加注完成后才能进行，即供气项目一般工作时间要晚于加注项目。推进剂加注的顺序一般为先常温、后低温，先液氧、后液氢。常温推进剂因其状态稳定，通常可以提前加注。低温推进剂因其不断在蒸发，需要持续补加至射前几分钟。溢出、排气、加泄等连接器按照加注连接器排序。得到远控提前脱落连接器的排序后，结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻。
本实施例中，步骤104主要用于得到最终的连接器脱落时序。首先，根据前面设置的手动脱落连接器和远控提前脱落连接器的脱落时刻的先后重新排序，得到一个初始排序；然后，对所述初始排序分别进行安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查，根据核查结果调整排序，使其满足安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性要求，得到最终的连接器脱落时序。安全性是指对系统安全性的影响，影响越大，脱落时间越靠后。安全性与推进剂的物理性质有关联，低温推进剂特别是液氢，其气化速率非常快，当连接器脱落后，一旦出现故障推迟发射时，氢箱压力会在短时间内上升，导致氢箱的安全阀起跳，气氢会从箭上活门排出，产生较大的安全隐患。可靠性是指连接器发生故障时，要留有适当的故障处理时间，不能因此推迟火箭发射时间。因此，可靠性参数一般用排除故障需要的最少时间表示。外系统协调性是指上一级系统故障预案的协调性，即连接器脱落后对上一级系统故障预案实施的影响，影响越大，脱落时序越靠后。可逆性是指出现故障后，需要将脱落的连接器恢复连接状态的能力。可逆性越差的，脱落时序越靠后。
本实施例所述的脱落时序设计方法，由于考虑了连接器安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性对脱落时序的影响，能够提高液体运载型号发射流程的安全性和可靠性。图2给出了一种典型连接器脱落时序，由图可知，各连接器的脱落时序基本符合“先加注后供气，先常温后低温”的一般性规律；少数不符合的连接器是经安全性等核查后调整了时序，如图2中最后一个液氢排气连接器，按照一般性规律本应在常温供气连接器和低温供气连接器之前脱落，经安全性核查后调到了最后。
作为一可选实施例，所述安全性核查方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
本实施例给出了安全性核查的一种技术方案。前面实施例已经分析了安全性对连接器排序的影响，为了实现根据连接器的安全性自动调整连接器的脱落时序，将连接器的安全性通过划分为几个等级进行量化(如表1中的“基本无影响”、“差”等)，然后针对每个等级设置时间阈值，如果连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与安全性等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻，使调整后的脱落时序满足安全性要求。
后面3个实施例分别给出了可靠性核查、可逆性核查和外系统协调性核查的技术方案，这3项核查的实现方法与安全性核查的实现方法相似，都是通过量化、设定阈值等步骤实现(其中可靠性核查不同的是，不需量化步骤，直接用排除故障所需最少时间与设定阈值进行比较)，因此，其它3个实施例不再展开详细说明。
作为一可选实施例，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
作为一可选实施例，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
作为一可选实施例，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
图3为本发明实施例一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置的组成示意图，所述装置包括：
连接器信息获取模块11，用于从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
第一脱落时刻设置模块12，用于设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
第二脱落时刻设置模块13，用于对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
脱落时序设计模块14，用于根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序。
本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。后面的实施例也是如此，均不再展开说明。
作为一可选实施例，安全性核查方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
作为一可选实施例，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
作为一可选实施例，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
作为一可选实施例，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序；基于安全性核查调整所述排序的方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
2.根据权利要求1所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法，其特征在于，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
3.根据权利要求2所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法，其特征在于，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
4.根据权利要求3所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计方法，其特征在于，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
5.一种运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置，包括：
连接器信息获取模块，用于从数据库获取待排序连接器的信息：类别，脱落方式，工作结束时刻即相对火箭发射时刻提前的时间；
第一脱落时刻设置模块，用于设置脱落方式为手动脱落的连接器的脱落时刻为工作结束时刻；
第二脱落时刻设置模块，用于对脱落方式为远控提前脱落的连接器，根据连接器类别进行排序：先加注后供气，先常温后低温，并结合工作结束时刻设置每个连接器的脱落时刻；
脱落时序设计模块，用于根据每个连接器的脱落时刻重新排序，并基于安全性、可靠性、可逆性和外系统协调性核查调整所述排序，得到待排序连接器的脱落时序；基于安全性核查调整所述排序的方法包括：从数据库获取每个连接器对系统安全性影响程度的等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
6.根据权利要求5所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置，其特征在于，可靠性核查方法包括：从数据库获取每个连接器排除故障所需的最少时间T，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间小于T，向前调整所述连接器的排序或脱落时刻。
7.根据权利要求6所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置，其特征在于，可逆性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的可逆性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
8.根据权利要求7所述的运载火箭气液连接器射前脱落时序设计装置，其特征在于，外系统协调性核查方法包括：从数据库获取每个连接器的外系统协调性等级，如果所述连接器的脱落时刻相对火箭发射时刻提前的时间超过了与所述等级对应的阈值，向后调整所述连接器的排序或脱落时刻。
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