考虑制造容差的大型整流罩分离特性研究

摘要

火箭是将卫星、空间站等有效载荷发送到预定位置的工具，随着我国科技水平的发展，火箭越来越趋于大型化发展。大型整流罩作为其分离系统，其分离特性决定着能否顺利将有效载荷送入预定轨道，其鲁棒性问题是运载火箭研制及工艺制造中的关键。由于制造容差等因素的存在，会影响大型整流罩分离特性的稳定性，因而有必要考察其对整流罩分离特性的影响。由于整流罩内部构造比较复杂，为了保证分析效率，需要对计算模型提出更高的要求。因此，对整流罩模型进行等效简化处理并基于该模型进行考虑制造容差的分离特性研究有重要的实际意义，本文的主要研究内容如下：
　　(1)对整流罩精细有限元模型进行了简化处理。与精细模型分析结果比较表明，简化模型在保证分离特性与精细模型相近的同时，大大提高了计算效率。
　　(2)分析了弹簧不同布置位置对整流罩分离特性的影响。对刚体模型而言，各弹簧位置对分离特性的影响相同；对弹性模型而言，靠近纵向分离面的弹簧会造成更大的呼吸变形，造成整流罩分离特性较大的波动。
　　(3)推导了考虑各部段质量偏差及弹簧刚度偏差时的刚性整流罩分离特性解析解。依据推导出的解析公式，得到整流罩分离特性对各影响因素的敏度，进而得到对整流罩分离特性影响较大的因素，结果表明前锥段的质量偏差及弹簧整体刚度偏差会对整流罩分离特性产生较大影响。
　　(4)基于简化弹性模型，针对不同部段质量偏差、弹簧失效和质量点分布三类影响因素，分别进行了整流罩过顶特性分析。结果表明，对于弹性整流罩而言，前锥段质量偏差和单根弹簧失效对过顶特性的影响较大，且各部段的质量与过顶角速度、过顶时间之间呈线性相关的关系。质量点不同区域的分布会对弹性整流罩过顶特性和呼吸变形产生不同的影响，本文给出了对整流罩分离特性和呼吸变形影响较小的区域。

目录

声明

1 绪论

1.1背景与意义

1.2国内外研究现状及发展动态分析

1.3本文主要研究内容

2 整流罩分离及相关动力学理论基础

2.1引言

2.2 整流罩精细模型的建立

2.3基于解析方法的整流罩分离特性研究

2.4 基于有限元仿真方法的分离特性研究

2.5本章小结

3整流罩模型的简化及等效

3.1引言

3.2前柱段的简化

3.3前锥段的简化

3.4环框、边框的简化

3.5其它部件的简化

3.6大型整流罩等效结构分离特性分析

3.7本章小结

4弹簧位置对大型整流罩分离特性的影响

4.1 引言

4.2 弹簧位置对刚性整流罩分离特性的影响

4.3弹簧位置对弹性整流罩分离特性的影响

4.4 本章小结

5考虑制造容差的整流罩分离特性研究

5.1 引言

5.2 考虑制造容差的刚性整流罩分离特性研究

5.3 考虑制造容差的弹性整流罩分离特性研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢