火箭各部分空中分离，竟然全靠爆炸实现 全球视点
发射时，火箭在飞行中会按照一定的顺序分离它的各个子级以及所运载的航天器，并最终将航天器送入既定轨道。以发射神舟飞船的长征2F运载火箭为例，在飞行时，它的先后分离顺序为逃逸塔分离、助推器分离、级间分离、整流罩分离、船-箭分离。让我们看看它们是怎样分离的。
正在飞行的长征2F运载火箭
(资料图)
助推器分离
在长征2F火箭一子级上捆绑着四个助推器，每个助推器与一子级之间有前、后两个连接点。前连接点由3根组成“N”字形的连杆连接，每根连杆分成3段，每两段之间用爆炸螺栓相连。这种爆炸螺栓是空心的，内部装着炸药，通电后会发生爆炸并炸断螺栓，使连杆断开连接。
助推器通过两个连接点与一子级之间相连
后连接点位于前连接点下方，是主承力点，由球头栓、球窝座及带有聚能切割索的分离螺母组成。球头栓装在助推器内部的发动机机架上，穿过助推器壳体后用分离螺母与装在一子级上的球窝座相连。
助推器下方的后连接点是主承力点
当助推器接到分离指令，助推器上的分离小火箭先点火，0.1秒后，爆炸螺栓和聚能切割索同时引爆，使前、后连接点断开解锁，然后，4个助推器借助分离火箭的推力离开芯级火箭。
火箭助推器分离
级间分离
火箭的各子级之间一般用爆炸螺栓或带环形爆炸索的连接件连接。顾名思义，爆炸索与爆炸螺栓都是靠把火箭各级之间的连接件炸断来使它们解锁的。尽管方法简单粗暴，但炸断了连接件后，级间分离的方式有两种，热分离和冷分离。
热分离，是指靠前面一级火箭发动机喷出的高温燃气流把后面一级火箭推开，因此前面一级发动机是在连接件解锁时就已经点火了；而冷分离方式中加速两个子级火箭分开的力量，装在后面一级火箭上，它会产生反推火箭的推力，所以前面一级火箭的发动机要在前、后两级火箭分开后才点火。
长征2F载人火箭采用的是热分离方式。分离时，控制系统同时发出一、二级分离和二级发动机点火指令，级间分离面上的14个爆炸螺栓同时引爆，使级间连接解除。已点火的二级发动机推动二级火箭加速向前飞行，此时二级发动机喷出的高速燃气流喷射在一级氧化剂箱前底上，一子级简体飞行速度随之降低并逐渐离开火箭。
分离时，级间分离面上的爆炸螺栓同时引爆
《问天少年》2023年征订
“问宇宙，探空天”
今朝问天少年，明日国家栋梁！
整流罩分离
整流罩与箭体的分离过程也叫抛罩过程，它有3个横向分离面和1个纵向分离面。整流罩横向分离面上装有4对挂钩式旋转铰链，使整流罩实现横推-旋转分离。整流罩纵向分离面将整流罩分成两个半罩，使用纵向解锁机构连接。这个纵向解锁机构由多把机械锁、锁间连接拉杆及拉式火工作动筒组成。
整流罩分离示意图
火箭飞行约200秒时，整流罩横向分离面上的12枚爆炸螺栓起爆，横向分离面被解锁。0.1秒后，拉式火工作动筒工作，拉动拉杆打开所有机械锁，这样，整流罩的纵向连接就解除了。此时，整流罩纵向分离面两侧的16组压缩分离弹簧向外推动两个半罩，使它们绕着横向分离面上的4对挂钩式铰链旋转。转到约65°角时挂钩式铰链自动脱钩，两个半罩就会向外侧抛出。
整流罩分离轨迹
船-箭分离
船-箭分离指的是航天器与运载火箭之间的分离。船-箭分离系统由船-箭锁紧装置、压缩分离弹簧、反推火箭和侧推火箭组成。船-箭锁紧装置主要由包带、V形卡块、柱轴、爆炸螺栓、限位弹簧和系留弹簧等构件组成。
船-箭锁紧装置
包带由两个半环钢带相扣而成，每条钢带上装有17个V形卡块，钢带两端装有柱轴，柱轴之间是爆炸螺栓，包带就是通过这些构件将两条钢带连接成一个完整环形的。
包带结构示意图
分离时，控制系统发出分离指令，船-箭锁紧装置的两个爆炸螺栓同时引爆，包带两端解锁，船-箭分离面解锁。24根系留弹簧立刻将两条包带拉到飞船支架上，再由4组限位弹簧限制包带横向运动，防止包带碰撞飞船。
与此同时，4组压缩分离弹簧推动飞船加速离开二子级箭体，而二子级上的反推火箭和侧推火箭则会减慢二子级箭体的飞行速度，并将它推离飞船轨道，保证了飞船与二子级箭体之间的安全分离。
航天器从火箭上分离
本文转载自公众号：中国航天科普
注：本文系网络转载，版权归原作者所有。仅此标明转载来源，如涉及作品版权问题，请与我们联系，我们将在第一时间协商或删除内容！
风上风云｜云端故事
