本發(fā)明屬于航天器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于配置流體回路熱控系統(tǒng)的航天器，其流體回路通常需要跨艙段布局，并在艙段對(duì)接面設(shè)置艙間液路斷接器及其分離裝置，這種液路斷接器分離裝置用于在航天器艙段分離前預(yù)先完成艙間液路斷接器的拔脫分離，可避免液路斷接器對(duì)艙段分離姿態(tài)產(chǎn)生擾動(dòng)，提高航天器艙段分離的可靠性與安全性。

所述液路斷接器分離裝置是一種基于分離螺母連接釋放和彈簧分離的火工機(jī)構(gòu)，其分離過程中，一方面液路斷接器自身設(shè)有較大的插拔載荷，液路斷接器管路具有較大的附加彎矩，另一方面多組液路斷接器必然呈現(xiàn)載荷不均勻性和分離不同步性，因此分離過程的各不確定因素耦合關(guān)系復(fù)雜，單純的可靠性理論分析并不全面。

為確保航天器艙段分離任務(wù)成功，對(duì)液路斷接器分離裝置的分離可靠性進(jìn)行充分有效的地面試驗(yàn)驗(yàn)證是非常必要的。航天器火工機(jī)構(gòu)可靠性的傳統(tǒng)評(píng)估方法為基于成敗型試驗(yàn)的計(jì)數(shù)法，但這種方法所需試驗(yàn)件數(shù)量和試驗(yàn)次數(shù)均非常龐大，試驗(yàn)成本高居天價(jià)，導(dǎo)致實(shí)際可靠性試驗(yàn)難以實(shí)施開展。

2011年2月第1期《中國(guó)空間科學(xué)技術(shù)》中劉志全等發(fā)表的《載人飛船某連接分離機(jī)構(gòu)的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方法》一文，針對(duì)載人飛船某分離機(jī)構(gòu)，采用了基于可靠性特征量統(tǒng)計(jì)規(guī)律的計(jì)量法進(jìn)行可靠性試驗(yàn)評(píng)估，相比計(jì)數(shù)法這大大減少了試驗(yàn)次數(shù)，但其可靠性特征量不易測(cè)量，需借助昂貴的高速攝像設(shè)備，并累計(jì)使用了幾十余發(fā)真實(shí)火工品，試驗(yàn)成本依然沒能得到有效節(jié)省。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估方法，能夠顯著降低試驗(yàn)件數(shù)量和試驗(yàn)次數(shù)，有效節(jié)省試驗(yàn)成本。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估方法，包括以下步驟：

第一步，確定液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估特征量為兩個(gè)緩沖器變形尺寸的平均值或兩者之間的小值；

第二步，開展液路斷接器分離裝置的地面分離試驗(yàn)，獲取兩個(gè)緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，總共開展液路斷接器分離裝置地面分離試驗(yàn)n次，記在n次地面分離試驗(yàn)中，取每次試驗(yàn)中的兩個(gè)緩沖器變形尺寸的平均值或兩者之間的小值為緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得到n個(gè)緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)X_i(i＝1,2,…,n)，形成緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集；

第三步，對(duì)第二步所得到的緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，若所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)不拒絕正態(tài)性假設(shè)，則認(rèn)為緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集服從正態(tài)分布；若所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)拒絕正態(tài)性假設(shè)，則繼續(xù)開展液路斷接器分離裝置地面分離試驗(yàn)，增加緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量，直到所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)不拒絕正態(tài)性假設(shè)，則認(rèn)為緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集服從正態(tài)分布；

當(dāng)緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集服從正態(tài)分布后，計(jì)算得出緩沖器變形尺寸的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差S；

第四步，根據(jù)第三步所計(jì)算的緩沖器變形尺寸的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差S，計(jì)算正態(tài)容許限系數(shù)K，并結(jié)合試驗(yàn)次數(shù)n和設(shè)定的置信度γ，查表并經(jīng)插值計(jì)算，獲得液路斷接器分離裝置分離可靠性的評(píng)估值。

進(jìn)一步的，在第二步中的開展液路斷接器分離裝置的地面分離試驗(yàn)時(shí),通過分離螺母實(shí)現(xiàn)液路斷接器的連接預(yù)緊或解鎖釋放；分離螺母采用可重復(fù)作動(dòng)的氣動(dòng)式分離螺母，所述氣動(dòng)式分離螺母將火工式分離螺母的一端的點(diǎn)火器替換為密封堵塞，另一端的點(diǎn)火器替換為充氣設(shè)備而形成。

有益效果：(1)本發(fā)明提供的航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性試驗(yàn)評(píng)估方法，選定容易測(cè)量獲得的緩沖器變形尺寸作為為航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性特征量，進(jìn)行樣本采集和分析處理，不僅能夠真實(shí)檢驗(yàn)液路斷接器分離裝置的分離性能，便于掌握可靠性薄弱環(huán)節(jié)，而且特征量測(cè)量手段簡(jiǎn)單易行，有效節(jié)省試驗(yàn)成本。

(2)本發(fā)明基于計(jì)量法的可靠性驗(yàn)證思路，與計(jì)數(shù)法即成敗型試驗(yàn)相比，可顯著降低試驗(yàn)件數(shù)量和試驗(yàn)次數(shù)，縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省試驗(yàn)成本。

(3)本發(fā)明使用可重復(fù)作動(dòng)的氣動(dòng)式分離螺母，無(wú)需使用昂貴的單次作動(dòng)火工式分離螺母，火工品使用數(shù)量和購(gòu)置經(jīng)費(fèi)縮減為零，試驗(yàn)成本得到進(jìn)一步節(jié)省。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的分離可靠性評(píng)估方法的流程圖。

圖2為液路斷接器分離裝置連接狀態(tài)下的剖面主視圖。

圖3為液路斷接器分離裝置連接狀態(tài)下的剖面左視圖。

圖4為液路斷接器分離裝置連接狀態(tài)下的立體構(gòu)型示意圖。

圖5為液路斷接器分離裝置分離狀態(tài)下的立體構(gòu)型示意圖。

圖6為液路斷接器分離裝置分離狀態(tài)下的剖面主視圖。

圖7為液路斷接器分離裝置分離狀態(tài)下的剖面左視圖。

圖8是火工式分離螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明的氣動(dòng)式分離螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-固定基座，2-定位錐座，3-分離支架，4-導(dǎo)向外筒，5-導(dǎo)向內(nèi)筒，6-分離彈簧，7-彈簧套筒，8-彈簧端蓋，9-隨動(dòng)導(dǎo)桿，10-關(guān)節(jié)球窩，11-關(guān)節(jié)球頂，12-緩沖器，13-分離螺母，14-連接螺桿，15-鎖緊球墊，16-鎖緊螺母，17-脫桿彈簧，18-彈簧壓帽，19-固定端，20-分離端，21-點(diǎn)火器，22-密封堵塞，23-充氣設(shè)備。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種航天器液路斷接器分離裝置，參見附圖2-7，包括：兩組分離動(dòng)力組件、固定基座1、定位錐座2、分離支架3、導(dǎo)向外筒4、導(dǎo)向內(nèi)筒5、分離螺母13、連接螺桿14、鎖緊球墊15、鎖緊螺母16、脫桿彈簧17及彈簧壓帽18；

所述鎖緊球墊15為球缺狀結(jié)構(gòu)；

所述固定基座1上加工有用于安裝兩個(gè)液路斷接器的安裝孔，其中心加工有用于安裝鎖緊球墊15的球缺槽；

所述定位錐座2上加工有用于安裝兩個(gè)液路斷接器的安裝孔，定位錐座2的安裝孔內(nèi)圓周面加工為圓錐面，定位錐座2的中心加工有中心孔；

所述分離支架3包括：安裝板、設(shè)置在安裝板中部的矩形架體及固定在矩形架體和安裝板之間的三角形肋板；安裝板上加工有用于安裝兩個(gè)液路斷接器的安裝孔，所述安裝孔的端面加工有同軸的環(huán)形限位臺(tái)，環(huán)形限位臺(tái)外側(cè)面為圓錐面；

所述導(dǎo)向外筒4一端的內(nèi)圓周面上設(shè)有環(huán)形分瓣凸臺(tái)，另一端設(shè)有方形安裝法蘭；所述導(dǎo)向內(nèi)筒5一端的外圓周面上設(shè)有環(huán)形分瓣凸臺(tái)，另一端設(shè)有方形安裝法蘭；

所述分離動(dòng)力組件用于提供分離支架3與固定基座1分離的動(dòng)力；

整體連接關(guān)系如下：定位錐座2的一端固定在固定基座1上，定位錐座2的安裝孔與固定基座1的安裝孔相對(duì)；分離支架3的安裝板壓緊在定位錐座2的另一端，分離支架3的環(huán)形限位臺(tái)的圓錐面與定位錐座2的安裝孔的圓錐面相配合；定位錐座2與分離支架3之間為錐面副配合，不但可為相關(guān)零件的對(duì)接安裝提供定位，并且能夠傳遞橫向載荷，避免外載作用后連接螺桿14承受彎矩影響其承載性能；

導(dǎo)向內(nèi)筒5通過其方形安裝法蘭固定在分離支架3的矩形架體內(nèi)，導(dǎo)向外筒4套裝在導(dǎo)向內(nèi)筒5的外圓周面上，其內(nèi)圓周面設(shè)有環(huán)形分瓣凸臺(tái)的一端向上，另一端通過其方形安裝法蘭固定在固定基座1上；其中，導(dǎo)向外筒4內(nèi)圓周面上的環(huán)形分瓣凸臺(tái)與導(dǎo)向內(nèi)筒5的外圓周面相抵觸，導(dǎo)向內(nèi)筒5底部外圓周面上的環(huán)形分瓣凸臺(tái)與導(dǎo)向外筒4的內(nèi)圓周面相抵觸；導(dǎo)向外筒4與導(dǎo)向內(nèi)筒5為間隙配合的圓柱滑動(dòng)副，配合結(jié)構(gòu)為分瓣式互錯(cuò)凸臺(tái)，具有末端限位功能且便于重復(fù)拆裝，配合表面噴涂二硫化鉬固體潤(rùn)滑膜，用于降低摩擦并防止真空冷焊；

分離螺母13安裝在導(dǎo)向內(nèi)筒5內(nèi)，其一端固定在分離支架3的矩形架體頂部，另一端與連接螺桿14的一端連接；連接螺桿14的另一端穿過固定支座1后，固定有鎖緊螺母16和彈簧壓帽18，脫桿彈簧17安裝在連接螺桿14上，且脫桿彈簧17的一端抵觸在彈簧壓帽18上，另一端抵觸在固定支座1上，并使得鎖緊螺母16與安裝在固定支座1的球缺槽內(nèi)的鎖緊球墊15相抵觸；鎖緊球墊15與固定支座1之間為球面副配合，其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度可彌補(bǔ)相關(guān)零件的制造及裝配誤差，防止預(yù)緊加載后連接螺桿14承受彎矩影響其承載性能；

兩個(gè)分離動(dòng)力組件對(duì)稱安裝在分離螺母13的兩側(cè)，每個(gè)分離動(dòng)力組件的兩端分別與分離支架3和固定基座1固定連接；

其中，所述分離動(dòng)力組件包括：分離彈簧6、彈簧套筒7、彈簧端蓋8、隨動(dòng)導(dǎo)桿9、關(guān)節(jié)球窩10、關(guān)節(jié)球頂11及緩沖器12；

所述分離彈簧6用于提供分離支架3分離運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，通過彈簧力值設(shè)計(jì)，可滿足不同的分離裕度和分離速度要求；

所述隨動(dòng)導(dǎo)桿9的一端加工為球狀結(jié)構(gòu)；

所述緩沖器12為薄壁多孔金屬管，通過自身壓潰變形實(shí)現(xiàn)緩沖吸能，降低分離運(yùn)動(dòng)到位沖擊效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)緩沖器12壁厚可改變緩沖力特性，通過調(diào)節(jié)緩沖器12安裝位置可改變分離行程；

彈簧套筒7固定在分離支架3的矩形架體頂部；關(guān)節(jié)球窩10固定在固定基座1上，關(guān)節(jié)球頂11安裝在關(guān)節(jié)球窩10內(nèi)，關(guān)節(jié)球窩10的內(nèi)腔和關(guān)節(jié)球頂11的表面形成球形槽；隨動(dòng)導(dǎo)桿9位于分離支架3的矩形架體內(nèi)，其一端的球狀結(jié)構(gòu)與所述球形槽配合，該端安裝有彈簧端蓋8，隨動(dòng)導(dǎo)桿9的另一端穿過彈簧套筒7后在該端端部固定有緩沖器12；分離彈簧6安裝在隨動(dòng)導(dǎo)桿9上，且分離彈簧6的兩端分別與彈簧端蓋8和彈簧套筒7相抵觸；

工作原理：兩個(gè)液路斷接器與兩個(gè)分離動(dòng)力組件呈正交對(duì)稱布置，液路斷接器的固定端19與固定基座1固定連接，液路斷接器的分離端20與分離支架3的安裝板固定連接；通過改變分離支架3與固定基座1之間相對(duì)位置即可實(shí)現(xiàn)液路斷接器的固定端19和分離端20插接貫通或拔脫分離；

當(dāng)液路斷接器的固定端19和分離端20插接貫通時(shí)，利用連接螺桿14配合分離螺母6、鎖緊球墊15及鎖緊螺母16完成預(yù)緊加載，將分離支架3通過定位錐座2與固定基座1對(duì)接壓緊，保證液路斷接器的固定端19和分離端20插接貫通；

當(dāng)液路斷接器的固定端19和分離端20拔脫分離時(shí)，首先分離螺母13解鎖釋放連接螺桿14，分離支架3與固定基座1之間連接關(guān)系解除，隨后連接螺桿14在脫桿彈簧17推力作用下向遠(yuǎn)離分離螺母13的方向進(jìn)行拔桿運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分離支架3在分離彈簧6推力作用下向遠(yuǎn)離固定基座1的方向進(jìn)行分離運(yùn)動(dòng)，直到分離支架3上的彈簧套筒7抵觸到緩沖器12，緩沖器12受壓變形以吸收能量，最終緩沖停止后，分離支架3在分離彈簧6殘余推力作用下穩(wěn)定停駐，保證液路斷接器的固定端19和分離端20拔脫分離；

其中，分離支架3與固定基座1之間通過導(dǎo)向外筒4和導(dǎo)向內(nèi)筒5實(shí)現(xiàn)剛性導(dǎo)向分離，保證雙組液路斷接器分離同步且姿態(tài)對(duì)正。

隨動(dòng)導(dǎo)桿9與關(guān)節(jié)球窩10及關(guān)節(jié)球頂11裝配組成關(guān)節(jié)軸承，作為分離彈簧6的浮動(dòng)支承，避免對(duì)分離運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生導(dǎo)向過約束；

脫桿彈簧17用于提供連接螺桿14拔桿運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，避免其無(wú)約束大幅晃動(dòng)引起動(dòng)態(tài)干涉。

基于上述航天器液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估方法，參見附圖1，具體步驟如下：

第一步，確定液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估的特征量：根據(jù)液路斷接器分離裝置的工作原理中的“分離支架3上的彈簧套筒7抵觸到緩沖器12，緩沖器12受壓變形以吸收能量，最終緩沖停止后，分離支架3在分離彈簧6殘余推力作用下穩(wěn)定停駐”，確定兩個(gè)緩沖器變形尺寸的平均值或兩者之間的小值為液路斷接器分離裝置的分離可靠性評(píng)估的特征量，記緩沖器變形尺寸為X；

第二步，進(jìn)行特征量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的采集：通過開展液路斷接器分離裝置的地面分離試驗(yàn)獲取特征量(即緩沖器的變形尺寸)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；當(dāng)液路斷接器分離裝置產(chǎn)生分離運(yùn)動(dòng)并緩沖停止后，測(cè)量液路斷接器分離裝置的緩沖器變形尺寸，并取兩個(gè)緩沖器變形尺寸中較小值或平均值作為該次地面分離試驗(yàn)的特征量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；更換緩沖器并復(fù)位氣動(dòng)式分離螺母，按所述步驟重新進(jìn)行下一次液路斷接器分離裝置地面分離試驗(yàn)；

總共開展液路斷接器分離裝置地面分離試驗(yàn)n次，記在n次地面分離試驗(yàn)中，獲取得到n個(gè)緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)X_i(i＝1,2,…,n)，形成緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集；

其中，分離螺母實(shí)現(xiàn)液路斷接器的連接預(yù)緊或解鎖釋放，將液路斷接器兩端插接貫通或拔脫分離；分離螺母采用可重復(fù)作動(dòng)的氣動(dòng)式分離螺母，其通過火工式分離螺母改造，即將火工式分離螺母的一端的點(diǎn)火器21替換為密封堵塞22，另一端的點(diǎn)火器21替換為充氣設(shè)備23，參見附圖8-9；然后通過充氣設(shè)備23向氣動(dòng)式分離螺母的內(nèi)腔進(jìn)行壓力供氣使其解鎖釋放連接螺桿；

第三步，進(jìn)行特征量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗(yàn)：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4882所述方法，對(duì)第二步所得到的緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，若所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)不拒絕正態(tài)性假設(shè)，則認(rèn)為緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集服從正態(tài)分布；若所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)拒絕正態(tài)性假設(shè)，則繼續(xù)開展液路斷接器分離裝置地面分離試驗(yàn)，增加緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量，直到所述緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集經(jīng)檢驗(yàn)不拒絕正態(tài)性假設(shè)，則認(rèn)為緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集服從正態(tài)分布；

當(dāng)緩沖器變形尺寸實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布后，計(jì)算得出緩沖器變形尺寸X的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差S分別為：

第四步，進(jìn)行液路斷接器分離裝置分離可靠性的評(píng)估：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4885所述方法，根據(jù)第三步所計(jì)算的緩沖器變形尺寸的樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差S，首先計(jì)算正態(tài)容許限系數(shù)K：

其中，X_L為緩沖器變形尺寸的下限值，本實(shí)施例中緩沖器變形尺寸的下限值為緩沖器不進(jìn)行變形時(shí)的數(shù)值，即X_L＝0；

根據(jù)正態(tài)容許限系數(shù)K，試驗(yàn)次數(shù)n及設(shè)定的置信度γ，查表并經(jīng)插值計(jì)算后，獲得液路斷接器分離裝置分離可靠性的評(píng)估值。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。