劉軍

（中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司試驗(yàn)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(yàn)部，湖北襄陽441003）

火箭橇（滑車）是指以固體火箭作動(dòng)力推進(jìn)試驗(yàn)件在專用軌道上滑行的試驗(yàn)運(yùn)載設(shè)備。火箭橇釋放裝置主要是為解決試驗(yàn)件大過載啟動(dòng)而研制的專用試驗(yàn)裝置，該裝置能夠真實(shí)模擬導(dǎo)彈等試驗(yàn)件瞬間出鏜情況下的動(dòng)力學(xué)環(huán)境，具有承載能力大、釋放快捷可控、試驗(yàn)成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，多次實(shí)際使用表明該裝置性能穩(wěn)定、操作便捷，整體設(shè)計(jì)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，對(duì)軍工產(chǎn)品火箭橇試驗(yàn)意義重大，其核心設(shè)計(jì)方案具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)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(yàn)最接近被試件真實(shí)飛行工況且能獲得大量測(cè)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(yàn)手段。針對(duì)某些導(dǎo)彈在發(fā)射艙（井）點(diǎn)火時(shí)刻在大推力助推發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下，其導(dǎo)彈功能及強(qiáng)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(yàn)得到驗(yàn)證[1]。為真實(shí)模擬導(dǎo)彈加速過程，需要研制一套既能將推進(jìn)中的火箭橇牢固鎖定，待推進(jìn)力達(dá)到最大閾值時(shí)刻火箭橇又能快速釋放的裝置，而大制動(dòng)力火箭橇釋放裝置的研制恰好解決了這項(xiàng)難題，為今后同類型武器裝備試驗(yàn)奠定了重要基礎(chǔ)。

2 總體試驗(yàn)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(qiáng)度性能，試驗(yàn)技術(shù)要求如下：

①火箭橇瞬間啟動(dòng)加速過載達(dá)到7g～10g，持續(xù)加速時(shí)間3～4s；

②火箭橇最大速度達(dá)到850km/h以上。

根據(jù)試驗(yàn)總體要求，考慮到整個(gè)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(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，加之現(xiàn)有推進(jìn)用固體發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)間在5～5.5s之間，因此必須解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)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(shí)序控制器發(fā)出點(diǎn)燃火箭橇系統(tǒng)推進(jìn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)指令，發(fā)動(dòng)機(jī)工作2s后，時(shí)序控制器啟動(dòng)釋放裝置約束機(jī)構(gòu)從而將滑車釋放，由于此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)最大推力且發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒部分藥柱后，火箭橇系統(tǒng)質(zhì)量大大降低，從而實(shí)現(xiàn)瞬間加速過載7～10g的試驗(yàn)要求。

3 釋放裝置設(shè)計(jì)要求

要求釋放裝置既能將滑車“鎖定”（制動(dòng)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(diǎn)雙余度鎖定方案，釋放裝置設(shè)計(jì)時(shí)必須解決對(duì)稱性、同步性的問題，同時(shí)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(dòng)機(jī)吹襲環(huán)境下釋放裝置必須采取安全防護(hù)設(shè)計(jì)，防護(hù)系統(tǒng)不能影響滑車的正常運(yùn)行。

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

4 釋放裝置設(shè)計(jì)方案

滑車釋放前固體發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的600kN推力如何克服，是實(shí)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(tái)具有較強(qiáng)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(tái)上。該方案雖然傳力路線長，機(jī)械加工量大，并且需要對(duì)軌道始端錨固承臺(tái)承載能力進(jìn)行仔細(xì)分析，但通過精心設(shè)計(jì)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(shí)完成的，試驗(yàn)地區(qū)最低氣溫為-13.8℃，最大溫差時(shí)鋼軌所受拉力為1656kN，而錨固承臺(tái)承載能力為3312kN。由此可見錨固承臺(tái)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(jī)構(gòu)）、1套啟動(dòng)控制裝置（包括時(shí)序控制器、燃爆機(jī)構(gòu)）3大部分組成。整套機(jī)構(gòu)為左右對(duì)稱件為保證滑車左右兩側(cè)釋放同步，由同1套啟動(dòng)控制裝置控制滑車鎖定裝置的開啟動(dòng)作。

核心部件釋放鉗采用杠桿原理設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)導(dǎo)致釋放器活塞桿載荷加大而變形，燃爆機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的燃?xì)馔撇粍?dòng)活塞桿而釋放失?。贿x小了，會(huì)因自鎖而不能釋放滑車。經(jīng)性能仿真和試驗(yàn)，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(jiǎn)圖

釋放裝置的開啟是通過2套并聯(lián)的燃爆機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)馔苿?dòng)釋放器活塞桿，解除釋放鉗約束，達(dá)到滑車鎖定與釋放控制。

整套釋放裝置總長達(dá)32m，力的傳遞主要通過直鋼管，以多級(jí)傳遞，逐級(jí)遞減的方式經(jīng)終端連接機(jī)構(gòu)傳到始端錨固承臺(tái)兩側(cè)端面上。為減弱固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火及釋放機(jī)構(gòu)裝配間隙引起的巨大沖擊，采用現(xiàn)場(chǎng)整體對(duì)接定位然后焊接的方法，保證左右2套傳力機(jī)構(gòu)對(duì)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(yàn)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(jī)構(gòu)依次安裝到位，燃爆機(jī)構(gòu)、電源以及固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)均由時(shí)序控制系統(tǒng)一控制。

當(dāng)點(diǎn)火命令下達(dá)后，開啟時(shí)序控制系統(tǒng)總開關(guān)，火箭橇推進(jìn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，2s后控制燃爆機(jī)構(gòu)點(diǎn)火，釋放鉗打開，在發(fā)動(dòng)機(jī)推力的作用下，滑車自動(dòng)脫離釋放裝置并按預(yù)定彈道運(yùn)行。圖2顯示釋放裝置在6枚發(fā)動(dòng)機(jī)工作后將滑車鎖定情況。隨后釋放裝置按預(yù)定時(shí)間將滑車釋放，試驗(yàn)過程中各系統(tǒng)均按預(yù)定時(shí)序正常工作，試驗(yàn)彈道符合試驗(yàn)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(yàn)的順利完成，表明釋放裝置總體設(shè)計(jì)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(jì)、響應(yīng)靈敏；系統(tǒng)承載能力達(dá)到600kN以上，該設(shè)備的研制對(duì)完善我國火箭撬滑軌試驗(yàn)保障體系建設(shè)將發(fā)揮重要作用，下一階段我們將進(jìn)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(yùn)載器，1990.

【2】王云.火箭橇試驗(yàn)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(jí)工程師，從事火箭橇試驗(yàn)技術(shù)研究。