运载火箭牵制释放过程瞬态响应数值模拟

摘要

含牵制释放系统的运载火箭发射包括竖立、牵制、释放、缓释等过程.针对整个过程中的动力学响应分析涉及到边界条件突变和相邻过程状态传递的问题,本文提出了一种新型的运载火箭牵制释放全过程结构动力学统一计算方法.该方法分别利用Abaqus有限元软件的分析步功能和生死单元实现数据传递和模拟界面分离,运用连接器单元和梁单元组合体对牵制释放装置进行建模,实现牵制力消失、缓释力接替的时序特征.以气动连杆机构为核心的支承、牵制、缓释一体的牵制释放系统为例,分析了两种无缓释直接释放及两种缓释释放情况下箭体瞬态响应,通过各种工况下特征点的载荷、加速度峰值等指标,对比分析了不同牵制力撤去时间和不同特点缓释曲线对减缓箭体冲击的效果,提出了对缓释装置性能的要求.研究结果表明:该方法操作性好、数据传递性好、精度更高,可适用于不同时刻释放、不同释放时间、解锁不同步、不同牵制缓释放时序下运载火箭结构动力响应分析,为牵制释放系统的研制提供参考.