某活塞式石蜡驱动器输出特性研究

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非火工技术是现代航天分离释放的重要手段之一,石蜡驱动器作为非火工分离装置的一种,具有低冲击、响应快、工作可靠、结构简单等优点,本文以一种活塞式石蜡驱动器为研究对象,对其密封可靠性、输入温度要求、系统摩擦力等方面进行研究,并针对其输出特性研究分析。主要研究内容如下:(1)针对活塞式石蜡驱动器密封结构部分、相变材料选择及整体尺寸等方面进行改进。使其密封可靠性提高、系统摩擦力降低、输入温度要求降低、安装方便、为试验过程中进行变量参数调整预留空间。制作原理样机,验证其合理性。(2)针对影响活塞式石蜡驱动器系统摩擦力的多种因素进行分析研究,并设计搭建系统摩擦力测试试验台,对活塞式石蜡驱动器进行系统摩擦力试验测试,确定其系统摩擦力为52.6N。(3)针对本文活塞式石蜡驱动器工作原理及材料特性,结合加热温度、外部载荷、石蜡量三种变量及驱动器结构特点,以石蜡热力学理论为基础,建立以正二十烷烃石蜡为相变驱动材料的活塞式石蜡驱动器的输出位移理论模型。(4)针对活塞式石蜡驱动器在不同外部载荷、加热温度及石蜡量条件下的输出位移进行测试。试验结果表明:活塞式石蜡驱动器输出位移随其受热温度、内部石蜡柱高度的增加呈线性趋势增加,随外部载荷的增加呈线性趋势降低。并通过试验数据对输出位移理论模型进行验证,证明输出位移理论模型误差在5%以内。(5)在活塞式石蜡驱动器内部石蜡完全融化状态下,针对其输出位移、石蜡量对输出力的影响情况进行测试试验。试验结果表明:当驱动器内部石蜡完全融化后,但由于外载的作用下,不产生输出位移时,其输出力(内腔压力)最大;随着输出位移的增大,其输出力逐渐减小;随着驱动器内部石蜡量的增加,驱动器随之增大。利用回归分析对驱动器在内部石蜡完全融化状态下,自变量在一定范围内时,其输出力与输出位移、石蜡量之间的关系进行预测。最后,通过试验数据对输出力回归模型进行验证。
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