火箭橇釋放裝置研制及使用

劉軍

（中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司試驗部，湖北襄陽441003）

火箭橇釋放裝置研制及使用

劉軍

（中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司試驗部，湖北襄陽441003）

火箭橇（滑車）是指以固體火箭作動力推進試驗件在專用軌道上滑行的試驗運載設(shè)備?；鸺玲尫叛b置主要是為解決試驗件大過載啟動而研制的專用試驗裝置，該裝置能夠真實模擬導(dǎo)彈等試驗件瞬間出鏜情況下的動力學(xué)環(huán)境，具有承載能力大、釋放快捷可控、試驗成本低、可靠性高等優(yōu)點，多次實際使用表明該裝置性能穩(wěn)定、操作便捷，整體設(shè)計達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，對軍工產(chǎn)品火箭橇試驗意義重大，其核心設(shè)計方案具有較高的推廣應(yīng)用價值。

火箭橇;釋放裝置

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.084

1 引言

由于火箭橇試驗最接近被試件真實飛行工況且能獲得大量測試數(shù)據(jù)，因此成為鑒定各種武器系統(tǒng)的新理論、新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)必不可少的試驗手段。針對某些導(dǎo)彈在發(fā)射艙（井）點火時刻在大推力助推發(fā)動機推力作用下，其導(dǎo)彈功能及強度是否能夠耐受高過載發(fā)射帶來的影響，可以通過火箭橇試驗得到驗證[1]。為真實模擬導(dǎo)彈加速過程，需要研制一套既能將推進中的火箭橇牢固鎖定，待推進力達到最大閾值時刻火箭橇又能快速釋放的裝置，而大制動力火箭橇釋放裝置的研制恰好解決了這項難題，為今后同類型武器裝備試驗奠定了重要基礎(chǔ)。

2 總體試驗要求及解決方案

為考核某型導(dǎo)彈在高加速過載條件下功能完整性及強度性能，試驗技術(shù)要求如下：

①火箭橇瞬間啟動加速過載達到7g～10g，持續(xù)加速時間3～4s；

②火箭橇最大速度達到850km/h以上。

根據(jù)試驗總體要求，考慮到整個火箭橇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重量及外形尺寸，由于無法選配到合適推力的火箭橇推進發(fā)動機，加之現(xiàn)有推進用固體發(fā)動機燃燒時間在5～5.5s之間，因此必須解決發(fā)動機燃燒時間過長的問題。在這種情況下，提出了研制火箭橇釋放裝置任務(wù)，其工作原理是：先將火箭橇（滑車）鎖定，由時序控制器發(fā)出點燃火箭橇系統(tǒng)推進固體火箭發(fā)動機指令，發(fā)動機工作2s后，時序控制器啟動釋放裝置約束機構(gòu)從而將滑車釋放，由于此時發(fā)動機已達最大推力且發(fā)動機燃燒部分藥柱后，火箭橇系統(tǒng)質(zhì)量大大降低，從而實現(xiàn)瞬間加速過載7～10g的試驗要求。

3 釋放裝置設(shè)計要求

要求釋放裝置既能將滑車“鎖定”（制動力大于600kN)，又能保證2s后立即釋放滑車。為提高系統(tǒng)可靠性，滑車與釋放裝置連接形式采用兩點雙余度鎖定方案，釋放裝置設(shè)計時必須解決對稱性、同步性的問題，同時還需滿足重復(fù)使用的要求。

釋放裝置只能安裝于滑車后方，發(fā)動機吹襲環(huán)境下釋放裝置必須采取安全防護設(shè)計，防護系統(tǒng)不能影響滑車的正常運行。

釋放裝置能否正常工作，直接關(guān)系到試驗的成敗，在設(shè)計工作中必須做好結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計工作。

4 釋放裝置設(shè)計方案

滑車釋放前固體發(fā)動機產(chǎn)生的600kN推力如何克服，是實現(xiàn)滑車鎖定和釋放的關(guān)鍵[2]?？紤]到架設(shè)軌道的始端錨固承臺具有較強的承載能力，可通過長距離結(jié)構(gòu)桿件將載荷傳遞至錨固承臺上。該方案雖然傳力路線長，機械加工量大，并且需要對軌道始端錨固承臺承載能力進行仔細分析，但通過精心設(shè)計是可以滿足功能要求的。

軌道兩端張拉錨固是在軌溫50℃+5℃時完成的，試驗地區(qū)最低氣溫為-13.8℃，最大溫差時鋼軌所受拉力為1656kN，而錨固承臺承載能力為3312kN。由此可見錨固承臺剩余承載能力1656kN可以滿足滑車鎖定載荷要求。

釋放裝置主要由2套滑車鎖定裝置（包括釋放鉗、釋放器）、傳力組件（包括鋼管組件、終端連接機構(gòu)）、1套啟動控制裝置（包括時序控制器、燃爆機構(gòu)）3大部分組成。整套機構(gòu)為左右對稱件為保證滑車左右兩側(cè)釋放同步，由同1套啟動控制裝置控制滑車鎖定裝置的開啟動作。

核心部件釋放鉗采用杠桿原理設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。鉗口釋放角的大小關(guān)系到滑車釋放的成敗，選大了會導(dǎo)致釋放器活塞桿載荷加大而變形，燃爆機構(gòu)產(chǎn)生的燃氣推不動活塞桿而釋放失??；選小了，會因自鎖而不能釋放滑車。經(jīng)性能仿真和試驗，最終確定釋放鉗鉗口釋放角度為15°。

圖1 釋放鉗結(jié)構(gòu)簡圖

釋放裝置的開啟是通過2套并聯(lián)的燃爆機構(gòu)產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣推動釋放器活塞桿，解除釋放鉗約束，達到滑車鎖定與釋放控制。

整套釋放裝置總長達32m，力的傳遞主要通過直鋼管，以多級傳遞，逐級遞減的方式經(jīng)終端連接機構(gòu)傳到始端錨固承臺兩側(cè)端面上。為減弱固體火箭發(fā)動機點火及釋放機構(gòu)裝配間隙引起的巨大沖擊，采用現(xiàn)場整體對接定位然后焊接的方法，保證左右2套傳力機構(gòu)對稱性及直線度，確保釋放裝置兩側(cè)受力均勻。

5 使用情況

試驗前打開釋放鉗鉗口，與滑車尾端連接軸嚙合后，合上釋放鉗，再將釋放器、燃爆機構(gòu)依次安裝到位，燃爆機構(gòu)、電源以及固體火箭發(fā)動機點火系統(tǒng)均由時序控制系統(tǒng)一控制。

當(dāng)點火命令下達后，開啟時序控制系統(tǒng)總開關(guān)，火箭橇推進固體火箭發(fā)動機點火，2s后控制燃爆機構(gòu)點火，釋放鉗打開，在發(fā)動機推力的作用下，滑車自動脫離釋放裝置并按預(yù)定彈道運行。圖2顯示釋放裝置在6枚發(fā)動機工作后將滑車鎖定情況。隨后釋放裝置按預(yù)定時間將滑車釋放，試驗過程中各系統(tǒng)均按預(yù)定時序正常工作，試驗彈道符合試驗要求并取得圓滿成功。

圖2 釋放裝置工作情況

6 結(jié)論

某型導(dǎo)彈滑車地面滑跑試驗的順利完成，表明釋放裝置總體設(shè)計方案合理可行；系統(tǒng)安全性、可靠性高；控制系統(tǒng)余度設(shè)計、響應(yīng)靈敏；系統(tǒng)承載能力達到600kN以上，該設(shè)備的研制對完善我國火箭撬滑軌試驗保障體系建設(shè)將發(fā)揮重要作用，下一階段我們將進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，提高設(shè)備安裝工藝水平。

【1】張福全.火箭與導(dǎo)彈的牽引釋放發(fā)射技術(shù)[J].國外導(dǎo)彈與航天運載器，1990.

【2】王云.火箭橇試驗滑軌的發(fā)展與展望[J].航空科學(xué)技術(shù)，2010.

The Rocket Sled Release Device Development and Application

LIU Jun

(Testing Department of AVIC Aerospace Life-support Industries Co.Ltd.,Xiangyang 441003,China)

Rockets led(rocket vehicle)is experiment equipment that loaded with test objects and pushed by solid rockets to slide on rail tracks.The sled release device is a special experiment device designed to solve the large acceleration when launching.The device can imitate the dynamic environment at the moment missile get out of the muzzle.It has advantages like large load,controllable release,low cost and high reliability.The release device exhibited its stability and convenience of operation in realtests,reached high level in domestic.It has a significant effect in military products rocket sled experiment,and its core design couldbe applied to many fields.

rocket sled;sled release device

TH6

A

1007-9467（2016）08-0155-02

2016-08-12

劉軍（1974～），男，貴州遵義人，高級工程師，從事火箭橇試驗技術(shù)研究。