运载火箭牵制发射机构设计(2)
采用牵制释放发射技术的运载火箭，在发动机点火后数秒内，运载器仍通过牵制释放装置固定在发射台上，待故障检测系统检测运载器上的关键设备正常工作，并且发动机推力达到预定值后，牵制释放系统释放运载器，运载器得以起飞。并可以在临射前和点火后数秒钟内运载器和有效载荷出现故障时终止发射，是提高运载器发射可靠性和保障发射场安全的重要技术手段[3]
上世纪五十年代初，美国在第一代洲际导弹“宇宙神”的研制中，首次运用了第一代牵制释放发射装置。美国第一代牵制释放装置采用气压作动筒牵动支撑臂整体后倾斜的方式强制解脱发射台释放装置与导弹、火箭的连接，在发射台上设置高精度推力传感器测量发动机推力并用于控制释放机构。在随后研制“大力神I”火箭发射台中，使用了爆炸分离式牵制释放螺栓，爆炸螺母的点火系统用力传感器与时间传感器两种方式控制，增大了释放的可靠性。
原苏联在发展中远程液体导弹和运载火箭时也加强了发射技术的研究，并把牵制释放发射技术应用于导弹和航天发射。原苏联在其 SS-4、SS-5、SS-6 等中远程导弹型号以及由SS-6改装衍生的“东方”号、“联盟”号和“闪电”号等运载火箭中均采用了牵制释放装置。
随着航天技术的发展，牵制释放技术逐渐成为航天领域一项重要技术，并广泛为国外运载火箭的发射采用。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国外牵制释放发射技术研究状况
1.2.2国内牵制释放发射技术研究状况
2 牵制释放机构总体方案设计
2.1牵制释放机构方案分析
目前，牵制释放发射机构根据技术特点可以分为两种：机械传动型牵制释放机构和爆炸器型牵制释放机构。早期运载火箭采用机械传动型牵制释放机构较多，例如土星I和土星V、宇宙神系列、阿里安系列、英国的兰光火箭，技术相对成熟，广泛应用于现代运载火箭的发射。随着爆炸螺栓技术的发展，爆炸器组件的分离精度和可靠性都有了很大提高，采用爆炸器型牵制释放机构的运载火箭也逐渐多了起来了，例如大力神系列、德尔塔IV运载火箭、航天飞机等等。
2.1.1 机械传动型牵制释放机构
机械传动型牵制释放机构主要由连杆机构和液压或气压系统组成。液压或气压系统提供力通过连杆机构对运载火箭施加约束，牵制运载火箭。释放时，控制液压或气压系统卸载，解脱对运载火箭的约束。
美国土星V运载火箭的牵制释放机构是早期一种经典的机械传动型牵制释放机构。它采用气动连杆机构牵制释放臂，该机构不具有减载缓释的功能，另设一套辅助释放装置。牵制臂中设有爆炸释放装置防止气动装置失灵，用来确保整个牵制释放机构的可靠性。美国的宇宙神运载火箭是利用气压作动筒完成牵制与释放功能，另外设置两个液压稳定器来稳定支承火箭，工作过程相对比较复杂。
欧空局的阿里安系列运载火箭一直沿用这种机构，其技术已相对比较成熟。其牵制释放机构集支撑、牵制、缓释作用于一体，每个牵制释放臂则由液压油缸和连杆机构等组成，设有紧急爆炸解锁冗余装置，结构紧凑，可靠性较高，是一种比较完善的机械传动型牵制释放机构。
总体来看，机械传动型牵制释放机构的主要特点为：
1）系统组成复杂，机械运动较多，涉及技术比较复杂、响应速度低，同步性难以保证；
2）结构较多，质量较大，安装要求较多，需要发射台和运载火箭的设计改动较多；
3）液压系统有一定的缓释作用，牵制力的大小和释放特性可以通过调节系统调节，通用性好；