一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置的制作方法

本发明涉及运载火箭安全控制领域，特别涉及一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置。

背景技术：

1、目前对运载火箭子级进行精确落区控制的型号主要有“长征”二号c，该型号采用“栅格舵分离体落区安全控制技术”方案，并与2019年7月26日试飞成功。该型号安装了全套可折展传动栅格舵系统和一体化电气系统，集成了测量、控制、遥测遥控等功能，该方案成本较高，并需要额外配套地面硬件和软件设备。

2、本方案自毁装置选用聚能炸药索,属于线性爆炸器。运载火箭安全自毁火工品常见柱形爆炸器和线性爆炸器,横向对比柱形爆炸器和线性爆炸器，柱形爆炸器的原理是产生聚能射流，引起推进剂爆燃或爆轰，从而炸毁发动机。由于该自毁装置爆炸威力巨大，炸碎程度无法控制，容易引起高能推进剂的爆轰，不适用于固体发动机助推器。

3、另一个相似的方案有《一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统》。该方案是通过给助推器新增一套翼伞控制系统，包括启动转接盒、点火控制器、定位定向仪、数传机等多个设备。助推器分离后对其进行飞行控制，飞行至指定落点。与本发明不同之处在于此文献针对落区安全控制的目的，新增了一套助推器的姿态控制装置，提升了控制系统设计难度，整体设计较为复杂，并且未考虑固体助推器在分离时发动机未彻底关机的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置，解决的技术问题是：

2、携带固体燃料的助推器与芯级分离后，由于发动机处于工作状态，如果助推器内高温、高压气体继续通过喷管喷出，将持续为助推器提供前向的动力。尽管可以通过弹道初步分析，使其落区避开人口相对集中的区域，但落点散布很大，仍然无法保证落区为绝对的无人区，存在产生财产损害和人员伤亡的安全隐患。如果通过飞行控制将助推器导引至安全区炸毁，需要配套控制系统和控制机构，研制成本较高。为提高运载火箭系统的安全性，固体助推器的落区安控是亟待改进的问题。

3、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置，包括固体助推安全控制器、安全机构、电爆管、导爆索和聚能炸药索；

4、所述固体助推安全控制器通过双冗余引爆线路与所述安全机构的一端连接，所述聚能炸药索通过所述导爆索和安全机构的另一端连接；所述固体助推安全控制器、安全机构安装在助推器仪器圆盘壁，导爆索和聚能炸药索通过粘接安装于发动机前封头外表面；聚能炸药索为柔性体结构，通过弯曲在壳体外侧形成圆环切割轨迹，保证爆炸后整个圆环包络壳体全部脱开；

5、所述固体助推安全控制器接收分离或引爆信号，并根据判决结果输出高电压的引爆信号；所述电爆管装有特定型号的炸药，用于将接收到的电信号转换为发火，达到发火电流门限值时，对所述导爆索进行点燃；所述安全机构收到引爆信号时，电爆管起火，经火焰雷管点燃导爆索输入端；所述导爆索引爆所述聚能炸药索后，对助推器进行炸毁。

6、进一步的，所述电爆管采取双冗余电爆管。

7、进一步的，所述安全机构内部设有双冗余电爆管和导爆索接头的安装位置。

8、进一步的，所述安全机构在保险状态时，安全机构中的火焰雷管与导爆索输入端错位安放，即便电爆管点燃火焰雷管也不会引起导爆索起爆；当处于工作状态时，电爆管、火焰雷管和导爆索输入端处于同一直线。

9、进一步的，所述导爆索由输入端、限制性导爆索、输出端构成，用于将爆轰波传导至聚能炸药索。

10、进一步的，所述聚能炸药索由引爆接头、药条、橡胶护套组成；引爆接头连接导爆索输出端与药条，药条用于切割发动机壳体，橡胶护套用于保护药条并能够固定药条。

11、进一步的，所述固体助推安全控制器接收到芯级发出的指令后，对指令进行判决；

12、当判决结果为立即炸毁时，固体助推安全控制器立即输出高电压引爆电爆管；当判决结果为分离信号时，助推器与芯级进行分离，延迟预设的时间后输出引爆电流。

13、进一步的，流过电爆管的电流达到门限值时，火工品发火，点燃导爆索输入端，爆轰波经导爆索传递至聚能炸药索，发动机内部压力往前瞬间释放，完成助推器制动，快速转换为自由落体，从而保证落区在分离点附近，达到控制落区的目的。

14、本发明提供的用于固体运载火箭子级落区安全控制装置取得的有益效果是：

15、本发明提出了子级落区安全控制方案，在尽可能减少额外执行机构和系统基础上，充分利用固体助推器剩余燃料，达到助推器落区可控的目的。采用双冗余电爆管机制可以有效避免单一引爆线路故障导致漏炸，提高了系统可靠性。相比于现有的技术，本发明成本更低、更加易于实现。

技术特征：

1.一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，包括固体助推安全控制器、安全机构、电爆管、导爆索和聚能炸药索；

2.如权利要求1所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述电爆管采取双冗余电爆管。

3.如权利要求2所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述安全机构内部设有双冗余电爆管和导爆索接头的安装位置。

4.如权利要求2所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述安全机构在保险状态时，安全机构中的火焰雷管与导爆索输入端错位安放，即便电爆管点燃火焰雷管也不会引起导爆索起爆；当处于工作状态时，电爆管、火焰雷管和导爆索输入端处于同一直线。

5.如权利要求1所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述导爆索由输入端、限制性导爆索、输出端构成，用于将爆轰波传导至聚能炸药索。

6.如权利要求1所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述聚能炸药索由引爆接头、药条、橡胶护套组成；引爆接头连接导爆索输出端与药条，药条用于切割发动机壳体，橡胶护套用于保护药条并能够固定药条。

7.如权利要求2所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，所述固体助推安全控制器接收到芯级发出的指令后，对指令进行判决；

8.如权利要求7所述的固体运载火箭子级落区安全控制装置，其特征在于，流过电爆管的电流达到门限值时，火工品发火，点燃导爆索输入端，爆轰波经导爆索传递至聚能炸药索，发动机内部压力往前瞬间释放，完成助推器制动，快速转换为自由落体，从而保证落区在分离点附近，达到控制落区的目的。

技术总结
本发明提供一种用于固体运载火箭子级落区安全控制装置，包括固体助推安全控制器、安全机构、电爆管、导爆索和聚能炸药索。本发明在尽可能减少额外执行机构和系统基础上，充分利用固体助推器剩余燃料，达到助推器落区可控的目的。采用双冗余电爆管机制可以有效避免单一引爆线路故障导致漏炸，提高了系统可靠性。相比于现有的技术，本发明成本更低、更加易于实现。

技术研发人员：张卫东,洪刚,李安顺,吴斌,马人月,谢立,张亮,辛高波,李程刚,李红兵,颜晓明,闫峰,张永杰
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13