国外自动对接脱落连接器目前,世界上各个航天大国都投入了大量的人力物力来研究推进剂加注的自动化过程,并且对于“自动对接与脱离”更是看做是重中之重。俄罗斯、美国、日本等国都在积极研制应用于推进剂加注的对接与脱离自动化装备,已经在航天发射中取得了一定的应用,如美国的土星V运载火箭、日本H-2A运载火箭都可实现自动脱离,俄罗斯的旋风号和天顶号可实现自动对接与自动脱离[3-4]。在自动对接脱落技术研究中,形成了以俄罗斯为代表的“架栖”对接技术(即对接机构通过滑轨安装在发射架上)和以美国为代表的“箭栖”对接技术(以火箭箭体为安装基架),这两种截然相反的技术[5]。“架栖”对接虽然具有对接及脱离简便方便、操作时间不长的优点,并且具有脱离后再重新对接的功能,但其核心属于刚性装备技术,不可避免的存在环境适应性差、对箭体吊装和安放等配套环节要求高、装置本身体积庞大等不足之处[6]。“箭栖”对接解决了对接和加注过程中由于箭体晃动所产生的对中及随动难题。自动对接装置体积小巧,结构紧凑,对接的可靠性高,但使用前需要人工先将对接装置安装在箭体上,这就造成一旦对接装置与箭体脱离则无法实现自动对接。30606
根据查阅的国外技术先进的运载火箭连接器的资料,归纳其主要特点如下:
(1)普遍采用集成式连接器。为减少连接器的数量,集成式连接器在美俄等国家早已被广泛采用。美国的集成式连接器主要是电气接头和供气接头两种组合,硕大的土星V采用了10个集成式连接器。俄罗斯则有多种型式的集成式连接器,有电、气、液三种管线组合的,电气和气动管线组合的,气、液管线组合的,也有单一电气管线组合的集成式连接器等。
(2)集成式连接器是将各种管线接头安装在一个支承板上,支承板再与火箭对接。集成式连接器的对接系统往往是一种复杂的装置。论文网
(3)自动脱落功能是每个连接器都具备的,且都具有两种互为冗余的脱落系统。
2国内运载火箭连接器现状
我国目前已经研制了多种脐带连接器,并成功地应用在各个型号的运载火箭上。在火箭供气、加注连接器的数量上,我国可以说使有其它国家无法比拟的优势,主要原因是各加注口和供气口没有集中分布。长征二号捆绑运载火箭共有32个连接器。它们是燃烧剂加注连接器和溢出连接器各6个;氧化剂加注连接器和溢出连接器各6个;此外还有空调连接器2个;气管连接器6个。此外尾段还有1个气浮接头供气口。长征三号甲运载火箭共有18个连接器。它们是空调连接器2个;八管连接器1个;气管连接器2个;氧化剂加注连接器2个,溢出连接器2个;燃烧剂加注连接器2个,溢出连接器2个;液氢加注连接器1个,排气连接器1个;液氧加注连 接器1个,排气连接器2个。此外还有尾端2个气浮接头供气口。长征三号乙运载火箭连接器数量更多,达39个连接器。除各种连接器外,还有一些供气管路是直接通过电缆摆杆连到火箭上的。如氢泵吹氦、氧泵吹氮、补压气瓶和姿态控制气瓶充气各一路,共4个供气口,它们在40分钟时断开连接。这样必然导致电缆摆杆的数量增加,而且要根据这些供气口、加注口的标高、所在象限位置,设置不同高度、不同方向的电缆摆杆以固定各种连接器支撑架和各种管线。CZ-3B共有11根电缆摆杆,数量比国外的运载火箭要多很多[7-12]。
相比于国外的集成式连接器,我国的连接器大部分都是非集成的,而集成式连接器也只是一些单一介质的,例如七管连接器、三管冷氦连接器等,就连包含多种介质的集成式连接器都还尚未拥有,并且在我国的连接器中,除了一些电连接器,绝大部分的连接器都不能实现自动脱落。
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