安全与环境学报
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火箭逃逸系统:为航天员提供安全保障

世界上大多数主流载人火箭在外观上都有一个共同特点:在火箭的“头部”上安装一个尖头装置,称为“逃生塔”,即火箭的逃生系统。与它一起,它在隐形故障检测和处理系统中起着关键作用,这是载人火箭独有的系统。载人火箭从发射台等待发射到飞行过程中,因此检查逃生系统将始终协同工作。一旦故障检测处理系统检测到火箭处于危及航天员安全的情况,就会向逃生系统发出逃生指令,逃生系统会迅速将航天员脱离危险并送回。安全地面。

被称为“神箭”的中国载人火箭长征二号F运载火箭已成功将宇航员安全顺利送入太空,并在其上设计了逃生系统,全程保护宇航员的安全。

专为航天运载火箭上的航天员逃生开发的系统包括故障检测处理系统和逃生系统。宇航员逃生涉及的系统包括控制系统、遥测系统和外部安全系统。故障检测和处理系统有两个主要任务。首先是检测火箭的重要参数,判断火箭故障,并在发生故障时向相关系统发出逃生指令和飞行终止指令。箭上的故障检测和处理飞行软件负责执行这两个关键任务;二是完成逃生飞行器的定时控制和逃生过程中烟火装置的动力分配,箭上的逃生程序控制软件负责逃生发动机的点火和逃生过程中相关装置的动作控制。逃生。逃生系统的任务是在运载火箭抛掷整流罩前发生重大危险,威胁到航天员安全时,使航天员脱离危险区域,为航天员返航和着陆提供必要条件。

逃生系统的组成非常复杂。它由五种类型的固体发动机、整流罩上部、支撑机构、格栅翼及其释放机构、灭火装置组成。它必须与正常飞行中使用的其他系统结合使用。共同完成逃生任务。这五种发动机分别是主逃生发动机、分离发动机、偏航和俯仰控制发动机、高空逃生发动机和高空分离发动机。前三个负责火箭从点火前 900 秒到发射后 120 秒的逃逸;前三个负责39公里以下的高度,即火箭的逃逸工作在39到110公里之间,即火箭在发射后120秒到200秒之间发射。扮演一个角色。

逃生系统的结构由整流罩上半部、格栅翼及其释放机构、上下支撑机构组成。上下支撑机构的主要作用是:一旦火箭出现紧急故障需要逃生救生,上下支撑机构上的消防工作缸接收火警信号并点火,迅速锁定活动机构和航天器实现逃生的支点系统外壳与航天器返回舱和轨道舱之间的刚性连接是逃生和救援的必要保证。在正常飞行条件下,上下支撑机构与航天器是弹性支撑的,即航天器与逃生系统外壳之间可以有允许的间隙进行相对运动。

逃生飞行器是一种不受控制的飞行器,根据逃生飞行器的气动特性设计的。为了保证飞行器在整个逃生飞行过程中保持稳定的姿态,逃生飞行器底部周围需要4个稳定的网格翼。当火箭正常飞行时,格栅翼在整流罩周围缩回。一旦它逃脱,连接四个网格翼和整流罩的爆炸螺栓将引爆并解锁。格栅翼在弹簧推杆、空气动力和过载惯性力的作用下。在快速发展的作用下。为防止格栅翼展开时对整流罩产生过大的冲击,同时格栅翼展开后应将格栅翼锁定在一定位置。每个格栅翼的两侧安装了两个液压阻尼器,实现双重阻尼和锁定。特征。在保证电网机翼部署时间要求的同时,尽量减少对整流罩的影响。

逃生系统共配备5种12个引擎,包括1个主逃生引擎、1个分离引擎、4个控制引擎、4个高空逃生引擎和2个高空分离引擎。除了高空分离发动机为选配产品外,还有其他几款发动机是专门为逃生系统开发的。逃生主机、独立发动机、控制引擎、尾裙、配重共同组成逃生塔,为120秒前的逃生提供动力。高空逃生发动机和高空分离发动机安装在航天器的整流罩上,完成从逃生塔分离到引擎盖投掷的紧急逃生任务。逃生系统固体发动机的任务决定了这些发动机的特点,即:启动快、推力大、工作时间短、可靠性和安全性高。

在逃生系统的工作范围内(起飞至分离整流罩),有两种逃生模式,即塔逃生模式(模式I)和无塔逃生模式(模式II)。模式一适用于火箭发射前15分钟至起飞后120秒,模式二适用于火箭起飞后120秒至整流罩分离。在逃生模式I下,考虑到发射器和地面设施的安全,火箭在飞行前60秒逃生时不会关闭火箭发动机,60秒后逃生火箭将被终止继续飞行。逃生模式II适用于火箭从逃生塔分离到整流罩分离出现重大故障时。在实际飞行过程中,返回舱与逃生飞机之间可能存在两种分离方式,即有逃生塔分离和无逃生塔分离。有逃生塔分离动力来自逃生塔上的分离发动机,无逃生塔分离动力来自整流罩上的高空分离发动机。