2011年第4期总第314期
文章编号：1004-7182(2011)04-0001-03
导弹与航天运载技术 MISSILES AND SPACE VEHICLES
冷气分离装置设计参数对冲量的影响
杜正刚，娄路亮，张立强，陈二峰（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）
No.42011 Sum No.314
摘要：通过应用正交设计法对冷气分离装置进行设计，并开展数值模拟，分析分离装置中气瓶容积、气瓶压力、介质温度和扩张比对有效冲量和后效冲量的影响。结果表明：扩张比对有效冲量的影响程度最大，介质的初始压力和气瓶容积是分离装置冲量影响较大的两个参数，介质温度对有效冲量的影响程度较小而对后效冲量影响较大，分离装置设计中应采用容积较小且设计压力较高的气瓶。
关键调：分离装置；正交设计；冲量
中图分类号：V421.7
文献标识码：A
EffectofCold-GasSeparatingDeviceDesignParametersonImpulse
Du Zhenggang, Lou Luliang,Zhang Liqiang, Chen Erfeng(Beijing Institute ofAstronautical SystemsEngineering,Beijing,100076)
Abstract: The orthogonal design method was applied to guide the design of cold-gas separating device; also the numerical simulation efforts were performed to investigate the effect of vessel volume, pressure, medium temperature as well as nozzle area ratio on the effective impulse and aftereffect impulse. The results showed that the effective impulse was affected by the ratio of nozzle aeaaaeaoasnaoaenaasarenadaear effective impulse weakly but had a great influence on the aftereffect impulse; a vessel with small volume and high design pressure was recommended for cold-gas separating device design.
Key Words: Separating Device; Orthogonal Design method; Impulse
0引言
整流罩是运载火箭的重要组成部分，包括罩体结构和分离系统两部分，主要用于运载火箭在大气层内的上升期间，保护卫星不受外界恶劣环境的影响。当火箭穿过大气层达到一定高度时，需要将卫星和箭体进行分离，此时分离装置按火箭指令启动，将整流罩分开，使卫星脱离火箭并进入预定轨道。采用氮气为介质的分离装置结构简单，不存在化学反应、不产生高温介质，对整流罩内卫星的影响较小，是一种经济可行的分离方法。由于分离装置的工作时间短，本文定义在1s内产生的冲量为有效冲量，使整流罩分离， 1s之后分离装置产生的冲量为后效冲量，系统的分离要求有效冲量达到一定值而后效冲量小。氮气介质的分离装置主要部件有气瓶、电爆阀、氮气喷管和安装管路，本文采用正交设计的方法，分析系统的设计参
收稿日期：2010-10-18
作者简介：杜正刚（1980-)，男，博士，研究方向为液体火箭增压输送系线万方数据
数对有效冲量和后效冲量的影响。 1系统参数选择
冷气分离装置系统原理图如图1所示。
本文使用4个喉部直径为10mm的喷管产生推力。系统中气瓶容积是分离装置的重要设计参数，且气瓶的生产过程中容积存在一定偏差，需要分析容
充气阀
气瓶组 N2
中电焊阀
过滤器口
喷嘴只
口压力传感器
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图1冷气分离装置原理图
积变化对装置性能的影响；火箭发射过程中，外界环境温度的变化会导致气瓶内介质温度变化，因而需要分析分离装置中温度变化对系统性能的影响；氮气气