СИСТЕМА ОТДЕЛЕНИЯ ОТСЕКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT COMPARTMENT SEPARATION SYSTEM

Заявляемое техническое решение относится к летательным аппаратам (ЛА) и может быть использовано в системах отделения отсеков ЛА (головных частей, отсеков полезной нагрузки).
Известна система отделения отсека ЛА (головной части), представленная в книге Пенцак И.Н. «Теория полета и конструкция баллистических ракет», М., Машиностроение, 1974 г., стр. 235, рис. 12.6, содержащая устройство крепления, выполненное с возможностью расфиксации крепления, и устройство отделения с центральным пневмотолкателем, ось которого направлена по оси отделяемого отсека до его отделения, отсек снабжен упорным элементом, содержащим контактную поверхность для взаимодействия с толкателем.
Данное устройство имеет следующие недостатки.
Из-за пульсаций параметров воздушного потока, упругих колебаний корпуса ЛА и отделяемого отсека, направление силы толкателя периодически отклоняется от направления на центр тяжести отделяемого отсека, поэтому на отделяемый отсек действует пульсирующий момент силы отталкивания относительно его центра тяжести, что увеличивает динамические нагрузки, действующие на конструкцию отделяемого отсека и устройства отделения, вызывает вращение отделяемого отсека вокруг его центра тяжести и увеличивает погрешность параметров движения отсека после отделения и, как следствие, требует дополнительных затрат энергии на стабилизацию параметров отсека после отделения.
За ближайший аналог авторами принята система отделения отсека ЛА (патент RU 2524755, МПК B64G 1/64, B64D 5/001/64, B64D 5/00), содержащая устройство крепления и устройство отделения, снабженное толкателем, ось которого направлена к центру тяжести отделяемого отсека в состыкованном положении, который при этом снабжен упорным элементом, содержащим контактную поверхность для взаимодействия с толкателем, выполненную в виде участка сферы, геометрический центр которой расположен в центре тяжести отделяемого отсека, а твердость материала упорного элемента превышает твердость материала контактирующей с ним части толкателя, упорный элемент снабжен кольцевым буртиком, расположенным по периферии его контактной поверхности, а внутренняя поверхность кольцевого буртика выполнена с коническим сужением к контактной поверхности упорного элемента.
Устройство отделения может быть снабжено по крайней мере одной парой толкателей, оси которых параллельны, а средняя линия между ними проходит через центр тяжести отделяемого отсека в состыкованном положении, при этом отделяемый отсек снабжен упорными элементами, содержащими контактные поверхности для взаимодействия с соответствующими толкателями. Такой вариант исполнения обеспечивает возможность размещения между толкателями, например, сопла двигателя отделяемого отсека.
Ближайший аналог имеет следующие недостатки.
На фланцевом стыке отсека и ЛА отсутствует посадочный пояс, который обеспечивал бы надежное перемещение вдоль общей оси при отделении отсека от ЛА.
Усилие от толкателя первоначально передается на отделяемый отсек либо в одной точке, лежащей на общей оси, либо по нескольким точкам, расположенным симметрично относительно этой оси. Но далее, в ходе отделения, действие внешних случайных нагрузок на отсек и точечное (уже несимметричное) приложение усилий от толкателей могут привести к образованию момента вращения отсека вокруг его центра тяжести, поэтому необходимы дополнительные энергозатраты на стабилизацию параметров отсека после отделения.
При наличии двигателя на отделяемом отсеке, не используется внутренний свободный объем его сопла, что снижает плотность компоновки ЛА.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности и точности отделения отсека, увеличение плотности компоновки путем размещения устройства отделения ЛА в свободном объеме сопла двигателя отсека без контакта с соплом и, следовательно, без силового воздействия на сопло, а также уменьшение энергозатрат на стабилизацию полетных параметров отсека после отделения.
Поставленная задача достигается тем, что в системе отделения отсека летательного аппарата, содержащей устройство крепления отсека к летательному аппарату по стыковочным шпангоутам, выполненное с возможностью расфиксации крепления, и устройство отделения, установленное на летательном аппарате и снабженное толкателем, контактирующим с упорным элементом отсека, при этом ось толкателя направлена по оси летательного аппарата и отсека до их отделения, на стыковочном шпангоуте отсека выполнен посадочный пояс для стыковочного шпангоута летательного аппарата, а в состав устройства отделения введена охватывающая его оболочка с закрепленными на ней передним и задним фланцем, при этом передним фланцем оболочка закреплена с помощью крепежа на торце толкателя, а задним фланцем установлена в центральном отверстии стыковочного шпангоута отсека с возможностью упора в торец посадочного пояса, являющийся упорным элементом отсека.
На торце посадочного пояса выполнено несколько выступов.
Крепеж установлен с образованием зазора по отношению к отверстиям крепления переднего фланца оболочки к торцу толкателя, при этом величина зазора выбрана из условия обеспечения захода заднего фланца оболочки в центральное отверстие стыковочного шпангоута отсека.
Оболочка выполнена конической.
Между передним фланцем оболочки и торцом толкателя установлены регулировочные шайбы для обеспечения первоначального зазора между задним фланцем оболочки и торцом посадочного пояса.
На стыковочном шпангоуте летательного аппарата выполнены люки для контроля зазора между задним фланцем оболочки и торцом посадочного пояса.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами.
На фиг. 1 дан разрез по стыку отсека 2 и ЛА 3 по месту установки одного из пироболтов устройства крепления 1. Пироболты соединяют стыковочные шпангоуты 4 и 5 отсека и ЛА.
На фиг. 2 дан разрез по стыку отсека 2 и ЛА 3 вне зоны расположения пироболтов. Устройство отделения 6, снабженное толкателем 7, установлено на ЛА 3 и расположено внутри оболочки 10 с передним 11 и задним фланцем 12. Оболочка 10 выполнена конической и располагается в свободном объеме сопла 9 маршевого двигателя отсека 2 без контакта с соплом и, следовательно, без передачи на сопло каких-либо усилий. Это позволяет, сохранив массу и габариты сопла, увеличить плотность компоновки ЛА в целом.
На фиг. 3 дан вид на корпус отсека 2 по месту его стыковочного шпангоута 4 с посадочным поясом 8 и центральным отверстием 14. Выступы 16 являются продолжением посадочного пояса 8 и вместе образуют торец 15 шпангоута 4, т.е. являются упорным элементом отсека.
На фиг. 4 дан вид по выноске Б. Показан стык шпангоутов 4 и 5 отсека и ЛА. Видно, что оболочка 10 своим задним фланцем 12 установлена в центральном отверстии 14 шпангоута 4 с возможностью упора в торец 15 шпангоута 4. Видно, что сопло 9 не контактирует с задним фланцем 12 оболочки 10. На шпангоуте 5 ЛА выполнены люки 19 для контроля зазора между задним фланцем 12 оболочки 10 и торцом 15 шпангоута 4.
На фиг. 5 дан вид по выноске В. Передним фланцем 11 оболочка 10 закреплена с помощью крепежа 13 на торце толкателя 7 устройства отделения 6. Крепеж 13 установлен с зазором по отношению к отверстиям 17 для крепления переднего фланца 11 к торцу толкателя 7. Между передним фланцем 11 и торцом толкателя 7 установлены регулировочные шайбы 18 для обеспечения первоначального зазора между задним фланцем 12 оболочки 10 и торцом 15 шпангоута 4.
Устройство работает следующим образом.
При подаче сигнала на пироболты 1, они срабатывают и происходит расфиксация крепления отсека 2 и ЛА 3 по стыковочным шпангоутам 4 и 5. После срабатывания газогенератора устройства отделения 6, толкатель 7 перемещает оболочку 10 до упора (первоначальный зазор необходим для обеспечения тепловой развязки элементов конструкции отсека по отношению к ЛА в ходе аэродинамического нагрева в полете) фланцем 12 в торец 15 шпангоута 4. Таким образом, фланец 12 оболочки 10, во-первых, оперт по периметру окружности торца 15 и, во-вторых, зацентрирован в отверстии 14 шпангоута 4, следовательно, усилие от толкателя 7 будет передаваться по всей площади торца 15 шпангоута 4, создавая условия для надежного перемещения по опорному поясу 8 и выступам 16 в ходе отделения.
Т.к. под воздействием давления нагретых газов от газогенератора устройства отделения 6 находится не только толкатель 7, но и корпус устройства отделения 6, происходит взаимное расталкивание отсека 2 и ЛА 3.
Таким образом, отсек 2 освобождается от ЛА 3 и, соответственно, из сопла 9 двигателя отсека выходит устройство отделения 6, принадлежащее ЛА 3, что создает условия для включения двигателя отсека 2 с целью продолжения полета.
Предложенная конструкция успешно прошла лабораторно-стендовые и летно-конструкторские испытания в составе ЛА в диапазоне температур ±50°С.
Использование предлагаемого технического решения позволит повысить надежность и точность отделения отсека, увеличить плотность компоновки путем размещения устройства отделения в свободном объеме сопла двигателя отсека без крепления непосредственно к соплу и, следовательно, без силового воздействия на сопло, а также уменьшить энергозатраты на стабилизацию полетных параметров отсека после отделения.