一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法
一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于导爆索分离装置的裕度试验考 核方法，具体涉及柔性导爆索分离装置全面考核分离性能裕度和结构动强度裕度的试验方 法。
【背景技术】
[0002] 柔性导爆索分离装置是W柔性导爆索（MDF ;MiId Detonation化se)作为分离能 源，通过爆轰波和高温高压燃气作用，切断航天器结构蒙皮，典型结构如图1所示，主要包 括：分离壳体1 (半径为时、柔性导爆索2、保护罩3和紧固件4,其中分离厚度为d。削弱槽 5 -般是结构承载强度最薄弱的地方，当柔性导爆索2作用于削弱槽5时，壳体沿削弱槽5 处断裂，从而实现结构的分离过程。
[0003] 柔性导爆索分离装置的可靠性必须基于作用裕度的确定。W往作用裕度的确定是 基于Go/no-Go试验，收集到的唯一数据是作用或不作用，但其结果是作用裕度可能过大或 过小，而且试验数目较大，成本过高。L. J. Bement指出柔性导爆索的作用裕度可通过模形板 方法考核，用被切割材料做成的模形板放在柔性导爆索上，随后再放上压板，可得到每次发 火后模形板的最大切割深度[1]，其作用裕度可通过改变药芯装药量来确定，即设计装药量 与最小装药量之比或是最小分离厚度与分离壳体设计厚度之比。
[0004] 根据爆轰物理量学的经典理论，当图1柔性导爆索的轴线7与削弱槽的轴线6重 合时，爆轰波利用率最高，分离可靠性随之提高。将柔性导爆索的轴线7与削弱槽的轴线6 之间距离定义为对中性偏差X，由于在实际生产、装配和操作过程中，很难完全消除柔性导 爆索的对中性偏差，郝么，分离装置所允许的对中度X越大，其作用裕度也越大，可见对中 度与分离性能裕度紧密相关，然而，当前研究学者并未将它列入裕度考核的范畴。
[0005] 目前，国军标（GJB1307A-2004[2])、美军标（MIL-HDBK-83578口]、 AIAAS-113-2005W)等标准要求了起爆装置、传爆装置、聚能切割装置和火工作动装置等产 品的性能裕度，而缺少对柔性导爆索分离装置的裕度考核方法的规范指导。W聚能切割装 置为例，GJB1307A-2004要求了 67%小药量切割最大厚度或设计药量切割1. 5倍最大厚度 的性能裕度，但没有对大药量下结构动强度裕度的考核进行明确，因为分离装置在完成分 离功能的同时，还应保证结构的完整性，防止爆轰产物或分离碎片进入壳体内部破坏内部 仪器电缆。并且，对于柔性导爆索分离装置的削弱槽设计而言，改变1.5倍最大厚度的同时 将改变多个分离参数，如止裂槽厚度、保护罩的厚度等，送一系列改变是否能最终反映真实 的1. 5倍最大厚度裕度难W证明，因此柔性导爆索分离装置不适用于设计药量切割1. 5倍 最大厚度，而需要设计一种更合理的结构动强度裕度考核方法。
[0006] 在产品的全寿命周期内，实际将经历各种力学、自然及热环境条件。常规的裕度考 核试验仅着眼于作用性能裕度的确定，并没有考虑受环境条件的综合影响，而在经历各种 力学、自然及热环境试验之后的裕度考核，将更能反映出产品实际的裕度水平。
[0007] 参考文献
[0008] 1、Laurence J. Bement. Determination of Pyrotechnic Functional Margin [R],N93-20134.
[0009] 2、航天火工装置通用规范[S].GJB 1307A-2004.
[0010] 3>Criteria for Explosive Systems and Devices Used on Space Vehicles[S]. MIL-皿服-83578 (1999).
[0011] 4、 Criteria for Explosive Systems and Devices on Space and Launch Vehicles[SJ.AIAA S-113-2005.
【发明内容】
[0012] 本发明针对当前裕度试验方法缺少对中性偏差、结构动强度和环境条件考核的研 究现状，提出一种适应于柔性导爆索分离装置的裕度试验方法，目的是充分验证柔性导爆 索分离装置的分离性能裕度和结构动强度裕度。
[0013] 本发明所采取的技术方案为：
[0014] 一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，该方法如下：
[0015] 柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验，并采用上下端框结构进 行边界设计，裕度试验件结构包括分离环、柔性导爆索、保护罩、紧固件、上端框和下端框； 柔性导爆索设置于保护罩中，通过紧固件与分离环连接；分离环的上端通过紧固件与上端 框连接；分离环的下端通过紧固件与下端框连接；实测对中性偏差，选取对中性偏差的较 小值用于结构动强度裕度考核，将对中性偏差的较大值用于分离性能裕度考核；
[0016] 采用含有120%设计药量的柔性导爆索进行结构动强度裕度试验，考核大药量下 保护罩和分离环的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性；
[0017] 采用对中性偏差较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索进行分离性能裕度 试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。
[001引本试验方法的合格判据为：
[0019] (1)当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可 靠完成分离功能，除分离壳体削弱槽部位断裂之外，保护罩和紧固件均结构完整，无多余物 飞出；
[0020] (2)当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠 完成分离功能；
[0021] (3)当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均 应可靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。
[0022] 所述裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火 试验；结合环境试验考核时，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索的分离装置在高 温保温Ih后进行发火试验；选择67%设计药量的柔性导爆索的分离装置在低温保温Ih后 进行发火试验。
[0023] 所述自然环境包括温度循环；所述力学环境试验包括正弦扫描、随机振动。
[0024] 在力学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，正弦扫描和随机振动试验 采用Η个控制传感器进行控制，采用Η点平均控制方法；控制点设置在裕度试验件的下端 框上，同时为了监测试验件上端框处的加速度量级，设置有监测传感器。
[00巧]所述裕度试验件安装方法为：按照柔性导爆索分离装置上端框的周向均布孔对夹 具进行配打，然后采用M10螺栓与夹具相连；通过下端框的对接孔连接起吊装置，将试件起 吊到振动台上，将分离装置固定在振动平台；起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框的 对接孔，将柔性导爆索分离装置悬挂起来，离放置在地面上防护装置距离100~200mm ;起 爆点通过电缆与电起爆仪连接；当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔 性导爆索起爆后，炸药芯工作产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构完成切割分离。
[0026] 计算作用裕度的方法为：
[0027] ,
乙
[002引本发明所取得的有益效果为：
[0029] (1)采用67%小药量和对中性偏差相结合的试验方案，考核柔性导爆索分离装置 的分离性能裕度；
[0030] (2)采用120%设计药量试验方案，考核柔性导爆索分离装置的结构动强度裕度。
[0031] (2)通过环境试验序贯考核，全面考核柔性导爆索分离装置的分离性能裕度和结 构动强度裕度。
【附图说明】
[0032] 图1为柔性导爆索分离装置典型结构示意图；
[0033] 图2为裕度试验件结构示意图；
[0034] 图3为典型的环境序贯流程图；
[003引图中；1、分离壳体；2、柔性导爆索；3、保护罩；4、紧固件；5、削弱槽；6、削弱槽的 轴线；7、柔性导爆索的轴线；8、分离环；9、上端框；10、下端框；11、对中性偏差；12、控制 点；13、监测传感器。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0037] 本发明所述柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法如下：
[0038] 为尽量模拟真实产品，柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验， 并采用上下端框结构进行边界设计，裕度试验件结构如图2所示，包括；分离环8、柔性导爆 索2、保护罩3、紧固件4、上端框9和下端框 10 ;柔性导爆索2设置于保护罩3中，通过紧 固件4与分离环8连接；分离环8的上端通过紧固件4与上端框9连接；分离环8的下端通 过紧固件4与下端框10连接；
[0039] 通过无损检测设备实测对中性偏差11 (绝对值），选取对中性偏差11的较小值用 于结构动强度裕度考核，将对中性偏差11的较大值用于分离性能裕度考核。
[0040] (一）火工品装配
[0041] 采用含有120%设计药量的柔性导爆索2进行结构动强度裕度试验，考核大药量 下保护罩3和分离环8的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性。
[0042] 采用对中性偏差11较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索2进行分离性能 裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。
[004引（二）试验流程
[0044] 裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火试 验。
[0045] 结合环境试验考核时，由于柔性导爆索2在高温条件下的输出威力一般会稍高， 因此为加严考核结构动强度裕度，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索2的分离装 置在高温保温比后进行发火试验；由于柔性导爆索2在低温条件下的输出威力一般会稍 低，为加严考核分离性能裕度，选择67%设计药量的柔性导爆索2的分离装置在低温保温 比后进行发火试验。
[004引 （S)布置测点
[0047] 在力学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，内侧周向均布安装3个传 感器作为试验输入控制点，采用Η点平均控制。
[004引（四）合格判据
[0049] 本试验方法的合格判据为：
[0050] (1)当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可 靠完成分离功能，除分离壳体1削弱槽5部位断裂之外，保护罩3和紧固件4均结构完整， 无多余物飞出；
[0051] (2)当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠 完成分离功能；
[0052] (3)当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均 应可靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。
[0053] 裕度试验实例：
[0054] 第一步是裕度试验件及边界结构设计。
[0055] 本实施例所述的裕度试验件结构如图2所示，对中度偏差4最大值为2mm，最小值 为0. 2mm ;柔性导爆索设计药量为2. 2g/m。
[0056] 支架通过钢索将分离环8悬挂起来，减小边界效应对分离性能的影响。
[0057] 第二步是火工品装配。由于120%设计药量为2. 6g/m，67%设计药量为1. 4g/m，因 此对中性偏差11为2mm的试验件装配1. 4g/m柔性导爆索2。
[0058] 第Η步是确定试验流程。本实施例所述的典型环境序贯流程见图3所示，串联完 成温度循环、正弦扫描、随机振动，最终进行高、低、常温保温后发火试验。
[0059] 第四步是布置测点。正弦扫描和随机振动试验采用Η个控制传感器进行控制，采 用Η点平均控制方法。本实施例所述的传感器安装示意见图2,控制点12设置在试验件的 下端框10上，同时为了监测试验件上端框9处的加速度量级，设置有监测传感器13。
[0060] 第五步是试验件安装。
[0061] 按照柔性导爆索分离装置上端框9的周向均布孔对夹具进行配打，然后采用Μ10 螺栓与夹具相连；通过下端框10的对接孔连接起吊装置，将试件起吊到振动台上，将分离 装置固定在振动平台。
[0062] 起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框9的对接孔，将柔性导爆索分离装置悬 挂起来，离放置在地面上防护装置距离（100~200)mm。起爆点通过电缆与电起爆仪连接。 当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔性导爆索2起爆后，炸药芯传播 产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构直接完成切割分离。
[0063] 第六步是计算作用裕度。
[0064]
[0065]
[0066] 即该柔性导爆索分离装置的小药量裕度为1. 57,对中性偏差裕度为10,结构动强 度裕度为1.2。
【主权项】
1. 一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：该方法如下： 柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验，并采用上下端框结构进行边 界设计，裕度试验件结构包括分离环（8)、柔性导爆索（2)、保护罩（3)、紧固件（4)、上端框 (9)和下端框（10);柔性导爆索（2)设置于保护罩（3)中，通过紧固件（4)与分离环（8)连 接；分离环（8)的上端通过紧固件（4)与上端框（9)连接；分离环（8)的下端通过紧固件 ⑷与下端框（10)连接；实测对中性偏差（11)，选取对中性偏差（11)的较小值用于结构动 强度裕度考核，将对中性偏差（11)的较大值用于分离性能裕度考核； 采用含有120%设计药量的柔性导爆索（2)进行结构动强度裕度试验，考核大药量下 保护罩（3)和分离环（8)的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性； 采用对中性偏差（11)较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索（2)进行分离性能 裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。2. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：本试 验方法的合格判据为： (1) 当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠完 成分离功能，除分离壳体（1)削弱槽（5)部位断裂之外，保护罩（3)和紧固件（4)均结构完 整，无多余物飞出； (2) 当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠完成 分离功能； (3) 当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均应可 靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。3. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火试验；结合环 境试验考核时，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索（2)的分离装置在高温保温Ih 后进行发火试验；选择67%设计药量的柔性导爆索（2)的分离装置在低温保温Ih后进行 发火试验。4. 根据权利要求3所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 自然环境包括温度循环；所述力学环境试验包括正弦扫描、随机振动。5. 根据权利要求4所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：在力 学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，正弦扫描和随机振动试验采用三个控制 传感器进行控制，采用三点平均控制方法：控制点（12)设置在裕度试验件的下端框（10) 上，同时为了监测试验件上端框（9)处的加速度量级，设置有监测传感器（13)。6. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 裕度试验件安装方法为：按照柔性导爆索分离装置上端框（9)的周向均布孔对夹具进行配 打，然后采用MlO螺栓与夹具相连；通过下端框（10)的对接孔连接起吊装置，将试件起吊到 振动台上，将分离装置固定在振动平台；起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框（9)的 对接孔，将柔性导爆索分离装置悬挂起来，离放置在地面上防护装置距离100~200mm ;起 爆点通过电缆与电起爆仪连接；当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔 性导爆索（2)起爆后，炸药芯工作产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构完成切割分离。7. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：计算 作用裕度的方法为：
【专利摘要】本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于导爆索分离装置的裕度试验考核方法，具体涉及柔性导爆索分离装置全面考核分离性能裕度和结构动强度裕度的试验方法。采用含有120％设计药量的柔性导爆索进行结构动强度裕度试验，考核大药量下保护罩和分离环的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性；采用对中性偏差较大的试验件，用67％设计药量的柔性导爆索进行分离性能裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。本发明能够充分验证柔性导爆索分离装置的分离性能裕度和结构动强度裕度。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN105486523
【申请号】CN201410539154
【发明人】曾雅琴, 侯金瑛, 孙璟, 王帅, 胡勇, 卢红立, 佟文敏
【申请人】北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于导爆索分离装置的裕度试验考 核方法，具体涉及柔性导爆索分离装置全面考核分离性能裕度和结构动强度裕度的试验方 法。
【背景技术】
[0002] 柔性导爆索分离装置是W柔性导爆索（MDF ;MiId Detonation化se)作为分离能 源，通过爆轰波和高温高压燃气作用，切断航天器结构蒙皮，典型结构如图1所示，主要包 括：分离壳体1 (半径为时、柔性导爆索2、保护罩3和紧固件4,其中分离厚度为d。削弱槽 5 -般是结构承载强度最薄弱的地方，当柔性导爆索2作用于削弱槽5时，壳体沿削弱槽5 处断裂，从而实现结构的分离过程。
[0003] 柔性导爆索分离装置的可靠性必须基于作用裕度的确定。W往作用裕度的确定是 基于Go/no-Go试验，收集到的唯一数据是作用或不作用，但其结果是作用裕度可能过大或 过小，而且试验数目较大，成本过高。L. J. Bement指出柔性导爆索的作用裕度可通过模形板 方法考核，用被切割材料做成的模形板放在柔性导爆索上，随后再放上压板，可得到每次发 火后模形板的最大切割深度[1]，其作用裕度可通过改变药芯装药量来确定，即设计装药量 与最小装药量之比或是最小分离厚度与分离壳体设计厚度之比。
[0004] 根据爆轰物理量学的经典理论，当图1柔性导爆索的轴线7与削弱槽的轴线6重 合时，爆轰波利用率最高，分离可靠性随之提高。将柔性导爆索的轴线7与削弱槽的轴线6 之间距离定义为对中性偏差X，由于在实际生产、装配和操作过程中，很难完全消除柔性导 爆索的对中性偏差，郝么，分离装置所允许的对中度X越大，其作用裕度也越大，可见对中 度与分离性能裕度紧密相关，然而，当前研究学者并未将它列入裕度考核的范畴。
[0005] 目前，国军标（GJB1307A-2004[2])、美军标（MIL-HDBK-83578口]、 AIAAS-113-2005W)等标准要求了起爆装置、传爆装置、聚能切割装置和火工作动装置等产 品的性能裕度，而缺少对柔性导爆索分离装置的裕度考核方法的规范指导。W聚能切割装 置为例，GJB1307A-2004要求了 67%小药量切割最大厚度或设计药量切割1. 5倍最大厚度 的性能裕度，但没有对大药量下结构动强度裕度的考核进行明确，因为分离装置在完成分 离功能的同时，还应保证结构的完整性，防止爆轰产物或分离碎片进入壳体内部破坏内部 仪器电缆。并且，对于柔性导爆索分离装置的削弱槽设计而言，改变1.5倍最大厚度的同时 将改变多个分离参数，如止裂槽厚度、保护罩的厚度等，送一系列改变是否能最终反映真实 的1. 5倍最大厚度裕度难W证明，因此柔性导爆索分离装置不适用于设计药量切割1. 5倍 最大厚度，而需要设计一种更合理的结构动强度裕度考核方法。
[0006] 在产品的全寿命周期内，实际将经历各种力学、自然及热环境条件。常规的裕度考 核试验仅着眼于作用性能裕度的确定，并没有考虑受环境条件的综合影响，而在经历各种 力学、自然及热环境试验之后的裕度考核，将更能反映出产品实际的裕度水平。
[0007] 参考文献
[0008] 1、Laurence J. Bement. Determination of Pyrotechnic Functional Margin [R],N93-20134.
[0009] 2、航天火工装置通用规范[S].GJB 1307A-2004.
[0010] 3>Criteria for Explosive Systems and Devices Used on Space Vehicles[S]. MIL-皿服-83578 (1999).
[0011] 4、 Criteria for Explosive Systems and Devices on Space and Launch Vehicles[SJ.AIAA S-113-2005.
【发明内容】
[0012] 本发明针对当前裕度试验方法缺少对中性偏差、结构动强度和环境条件考核的研 究现状，提出一种适应于柔性导爆索分离装置的裕度试验方法，目的是充分验证柔性导爆 索分离装置的分离性能裕度和结构动强度裕度。
[0013] 本发明所采取的技术方案为：
[0014] 一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，该方法如下：
[0015] 柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验，并采用上下端框结构进 行边界设计，裕度试验件结构包括分离环、柔性导爆索、保护罩、紧固件、上端框和下端框； 柔性导爆索设置于保护罩中，通过紧固件与分离环连接；分离环的上端通过紧固件与上端 框连接；分离环的下端通过紧固件与下端框连接；实测对中性偏差，选取对中性偏差的较 小值用于结构动强度裕度考核，将对中性偏差的较大值用于分离性能裕度考核；
[0016] 采用含有120%设计药量的柔性导爆索进行结构动强度裕度试验，考核大药量下 保护罩和分离环的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性；
[0017] 采用对中性偏差较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索进行分离性能裕度 试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。
[001引本试验方法的合格判据为：
[0019] (1)当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可 靠完成分离功能，除分离壳体削弱槽部位断裂之外，保护罩和紧固件均结构完整，无多余物 飞出；
[0020] (2)当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠 完成分离功能；
[0021] (3)当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均 应可靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。
[0022] 所述裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火 试验；结合环境试验考核时，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索的分离装置在高 温保温Ih后进行发火试验；选择67%设计药量的柔性导爆索的分离装置在低温保温Ih后 进行发火试验。
[0023] 所述自然环境包括温度循环；所述力学环境试验包括正弦扫描、随机振动。
[0024] 在力学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，正弦扫描和随机振动试验 采用Η个控制传感器进行控制，采用Η点平均控制方法；控制点设置在裕度试验件的下端 框上，同时为了监测试验件上端框处的加速度量级，设置有监测传感器。
[00巧]所述裕度试验件安装方法为：按照柔性导爆索分离装置上端框的周向均布孔对夹 具进行配打，然后采用M10螺栓与夹具相连；通过下端框的对接孔连接起吊装置，将试件起 吊到振动台上，将分离装置固定在振动平台；起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框的 对接孔，将柔性导爆索分离装置悬挂起来，离放置在地面上防护装置距离100~200mm ;起 爆点通过电缆与电起爆仪连接；当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔 性导爆索起爆后，炸药芯工作产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构完成切割分离。
[0026] 计算作用裕度的方法为：
[0027] ,
乙
[002引本发明所取得的有益效果为：
[0029] (1)采用67%小药量和对中性偏差相结合的试验方案，考核柔性导爆索分离装置 的分离性能裕度；
[0030] (2)采用120%设计药量试验方案，考核柔性导爆索分离装置的结构动强度裕度。
[0031] (2)通过环境试验序贯考核，全面考核柔性导爆索分离装置的分离性能裕度和结 构动强度裕度。
【附图说明】
[0032] 图1为柔性导爆索分离装置典型结构示意图；
[0033] 图2为裕度试验件结构示意图；
[0034] 图3为典型的环境序贯流程图；
[003引图中；1、分离壳体；2、柔性导爆索；3、保护罩；4、紧固件；5、削弱槽；6、削弱槽的 轴线；7、柔性导爆索的轴线；8、分离环；9、上端框；10、下端框；11、对中性偏差；12、控制 点；13、监测传感器。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
[0037] 本发明所述柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法如下：
[0038] 为尽量模拟真实产品，柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验， 并采用上下端框结构进行边界设计，裕度试验件结构如图2所示，包括；分离环8、柔性导爆 索2、保护罩3、紧固件4、上端框9和下端框 10 ;柔性导爆索2设置于保护罩3中，通过紧 固件4与分离环8连接；分离环8的上端通过紧固件4与上端框9连接；分离环8的下端通 过紧固件4与下端框10连接；
[0039] 通过无损检测设备实测对中性偏差11 (绝对值），选取对中性偏差11的较小值用 于结构动强度裕度考核，将对中性偏差11的较大值用于分离性能裕度考核。
[0040] (一）火工品装配
[0041] 采用含有120%设计药量的柔性导爆索2进行结构动强度裕度试验，考核大药量 下保护罩3和分离环8的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性。
[0042] 采用对中性偏差11较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索2进行分离性能 裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。
[004引（二）试验流程
[0044] 裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火试 验。
[0045] 结合环境试验考核时，由于柔性导爆索2在高温条件下的输出威力一般会稍高， 因此为加严考核结构动强度裕度，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索2的分离装 置在高温保温比后进行发火试验；由于柔性导爆索2在低温条件下的输出威力一般会稍 低，为加严考核分离性能裕度，选择67%设计药量的柔性导爆索2的分离装置在低温保温 比后进行发火试验。
[004引 （S)布置测点
[0047] 在力学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，内侧周向均布安装3个传 感器作为试验输入控制点，采用Η点平均控制。
[004引（四）合格判据
[0049] 本试验方法的合格判据为：
[0050] (1)当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可 靠完成分离功能，除分离壳体1削弱槽5部位断裂之外，保护罩3和紧固件4均结构完整， 无多余物飞出；
[0051] (2)当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠 完成分离功能；
[0052] (3)当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均 应可靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。
[0053] 裕度试验实例：
[0054] 第一步是裕度试验件及边界结构设计。
[0055] 本实施例所述的裕度试验件结构如图2所示，对中度偏差4最大值为2mm，最小值 为0. 2mm ;柔性导爆索设计药量为2. 2g/m。
[0056] 支架通过钢索将分离环8悬挂起来，减小边界效应对分离性能的影响。
[0057] 第二步是火工品装配。由于120%设计药量为2. 6g/m，67%设计药量为1. 4g/m，因 此对中性偏差11为2mm的试验件装配1. 4g/m柔性导爆索2。
[0058] 第Η步是确定试验流程。本实施例所述的典型环境序贯流程见图3所示，串联完 成温度循环、正弦扫描、随机振动，最终进行高、低、常温保温后发火试验。
[0059] 第四步是布置测点。正弦扫描和随机振动试验采用Η个控制传感器进行控制，采 用Η点平均控制方法。本实施例所述的传感器安装示意见图2,控制点12设置在试验件的 下端框10上，同时为了监测试验件上端框9处的加速度量级，设置有监测传感器13。
[0060] 第五步是试验件安装。
[0061] 按照柔性导爆索分离装置上端框9的周向均布孔对夹具进行配打，然后采用Μ10 螺栓与夹具相连；通过下端框10的对接孔连接起吊装置，将试件起吊到振动台上，将分离 装置固定在振动平台。
[0062] 起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框9的对接孔，将柔性导爆索分离装置悬 挂起来，离放置在地面上防护装置距离（100~200)mm。起爆点通过电缆与电起爆仪连接。 当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔性导爆索2起爆后，炸药芯传播 产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构直接完成切割分离。
[0063] 第六步是计算作用裕度。
[0064]
[0065]
[0066] 即该柔性导爆索分离装置的小药量裕度为1. 57,对中性偏差裕度为10,结构动强 度裕度为1.2。
【主权项】
1. 一种柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：该方法如下： 柔性导爆索分离装置采用局部1:1分离环进行裕度试验，并采用上下端框结构进行边 界设计，裕度试验件结构包括分离环（8)、柔性导爆索（2)、保护罩（3)、紧固件（4)、上端框 (9)和下端框（10);柔性导爆索（2)设置于保护罩（3)中，通过紧固件（4)与分离环（8)连 接；分离环（8)的上端通过紧固件（4)与上端框（9)连接；分离环（8)的下端通过紧固件 ⑷与下端框（10)连接；实测对中性偏差（11)，选取对中性偏差（11)的较小值用于结构动 强度裕度考核，将对中性偏差（11)的较大值用于分离性能裕度考核； 采用含有120%设计药量的柔性导爆索（2)进行结构动强度裕度试验，考核大药量下 保护罩（3)和分离环（8)的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性； 采用对中性偏差（11)较大的试验件，用67%设计药量的柔性导爆索（2)进行分离性能 裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。2. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：本试 验方法的合格判据为： (1) 当取设计药量的120%或更高的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠完 成分离功能，除分离壳体（1)削弱槽（5)部位断裂之外，保护罩（3)和紧固件（4)均结构完 整，无多余物飞出； (2) 当取设计药量的67%或更低的情况进行考核时，柔性导爆索分离装置应可靠完成 分离功能； (3) 当经历各种环境条件之后的上述（1)和（2)裕度试验，柔性导爆索分离装置均应可 靠完成分离功能，对于设计药量的120%或更高的情况应结构完整。3. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 裕度试验件串联完成各类自然环境和力学环境试验后，进行高、低、常温发火试验；结合环 境试验考核时，选择采用含有120%设计药量的柔性导爆索（2)的分离装置在高温保温Ih 后进行发火试验；选择67%设计药量的柔性导爆索（2)的分离装置在低温保温Ih后进行 发火试验。4. 根据权利要求3所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 自然环境包括温度循环；所述力学环境试验包括正弦扫描、随机振动。5. 根据权利要求4所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：在力 学环境试验中，裕度试验件直接固定在试验台上，正弦扫描和随机振动试验采用三个控制 传感器进行控制，采用三点平均控制方法：控制点（12)设置在裕度试验件的下端框（10) 上，同时为了监测试验件上端框（9)处的加速度量级，设置有监测传感器（13)。6. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：所述 裕度试验件安装方法为：按照柔性导爆索分离装置上端框（9)的周向均布孔对夹具进行配 打，然后采用MlO螺栓与夹具相连；通过下端框（10)的对接孔连接起吊装置，将试件起吊到 振动台上，将分离装置固定在振动平台；起吊装置利用柔性导爆索分离装置上端框（9)的 对接孔，将柔性导爆索分离装置悬挂起来，离放置在地面上防护装置距离100~200mm ;起 爆点通过电缆与电起爆仪连接；当电起爆仪向起爆点输入电流3A时，起爆分离装置中的柔 性导爆索（2)起爆后，炸药芯工作产生的侧向爆轰波和燃气对壳体结构完成切割分离。7. 根据权利要求1所述的柔性导爆索分离装置裕度试验考核方法，其特征在于：计算 作用裕度的方法为：
【专利摘要】本发明属于航天器结构技术领域，涉及一种适应于导爆索分离装置的裕度试验考核方法，具体涉及柔性导爆索分离装置全面考核分离性能裕度和结构动强度裕度的试验方法。采用含有120％设计药量的柔性导爆索进行结构动强度裕度试验，考核大药量下保护罩和分离环的剩余结构的抗爆炸冲击性能，保证结构完整性；采用对中性偏差较大的试验件，用67％设计药量的柔性导爆索进行分离性能裕度试验，考核对中性偏差下的小药量分离可靠性。本发明能够充分验证柔性导爆索分离装置的分离性能裕度和结构动强度裕度。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN105486523
【申请号】CN201410539154
【发明人】曾雅琴, 侯金瑛, 孙璟, 王帅, 胡勇, 卢红立, 佟文敏
【申请人】北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日
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