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目录
第1章绪论
11航天器连接分离技术的诞生与发展
1-2航天器连接分离技术的应用
1-2-1大型或关键有效载荷发射段的压紧及入轨后的释放
1-2-2飞船与空间站的对接及其舱段之间的连接分离
1-2-3深空探测器舱段之间的连接与分离
1-3连接分离技术研究的主要内容
1-4连接分离装置的类别及特点
1-5连接分离装置的基本组成
1-5-1火工装置的基本组成
1-5-2非火工装置的基本组成
1-5-3复合型连接分离装置的基本组成
1-6连接分离装置的研制流程
1-6-1连接分离装置设计
1-6-2连接分离装置生产
1-6-3连接分离装置验证
1-6-4连接分离装置交付
1-7连接分离装置应用
1-7-1连接分离装置的应用需求
1-7-2连接分离装置的应用方式
1-8目前存在的问题及发展展望
参考文献
第2章连接分离系统方案设计与实施
2-1概述
2-2连接分离系统的组成
2-3系统方案设计应考虑的问题
2-3-1设计的基本准则
2-3-2设计应注意的一般问题
2-3-3设计应考虑的一般约束
2-4连接分离系统方案设计
2-4-1连接分离系统方案分析
2-4-2连接方案设计
2-4-3分离方案设计
2-4-4设计方案复核
2-5连接分离系统方案实施
2-5-1连接分离装置研制
2-5-2连接分离系统性能验证与评估
2-5-3连接分离装置安装与使用
2-6连接分离系统方案设计实例
2-6-1神舟号载人飞船返回舱与推进舱侧面连接分离方案设计
2-6-2嫦娥三号巡视器与着陆器连接分离方案设计
2-6-3太阳翼压紧释放方案设计
参考文献
第3章火工装置
3-1概述
3-2火工装置的类别及应用
3-2-1爆炸螺栓
3-2-2钢球螺栓
3-2-3拔销器
3-2-4切割器
3-2-5解锁螺母
3-2-6包带
3-2-7火工连接锁
3-2-8火工分离推杆
3-3火工装置设计
3-3-1设计的基本流程
3-3-2任务特点分析
3-3-3技术要求分析
3-3-4装置类别选择
3-3-5连接方式分析
3-3-6作动过程分析
3-3-7结构设计
3-3-8仿真分析
3-3-9可靠性、安全性设计
3-3-10设计方案改进及投产
3-4火工装置制造
3-4-1制造基本过程
3-4-2制造过程中应注意的问题
3-5火工装置地面试验
3-5-1非破坏性试验
3-5-2破坏性试验
3-6火工装置可靠性及安全性保证
3-7火工装置可靠性分析、验证与评估
3-7-1可靠性分析
3-7-2可靠性验证
3-7-3可靠性评估
3-8着陆缓冲机构压紧释放装置设计
3-8-1功能要求与任务分析
3-8-2火工解锁螺母方案设计
参考文献
第4章非火工装置
4-1概述
4-2非火工连接装置
4-2-1非火工解锁螺栓
4-2-2非火工解锁螺母
4-2-3热刀
4-3非火工分离装置
4-3-1弹簧分离装置
4-3-2石蜡致动分离推杆
4-4探测器返回舱与服务舱之间分离装置设计
4-4-1任务特点及基本要求
4-4-2任务分析与系统方案设计
4-4-3弹簧分离装置方案设计
4-4-4分离过程仿真分析
4-4-5可靠性分析与预计
4-4-6产品特性分析
参考文献
第5章复合型连接分离装置
5-1概述
5-2复合型连接分离装置简介
5-2-1异体同构连接分离装置
5-2-2连杆式停泊装置
5-2-3弱撞击对接装置
5-2-4卡爪式捕获装置
5-2-5网捕装置
5-2-6包带式星箭解锁装置
5-2-7小结
5-3复合型连接分离装置设计
5-3-1设计输入
5-3-2设计思路
5-3-3力学设计
5-3-4热设计
5-3-5工艺设计
5-4轨道快车连接分离装置设计实例
5-4-1设计输入
5-4-2任务分析及设计指标
5-4-3方案论证
5-4-4方案设计
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总序
中国航天事业创建60年来，走出了一条具有中国特色的发展之路，实现了空间技术、空间应用和空间科学三大领域的快速发展，取得了两弹一星、载人航天、月球探测、北斗导航、高分辨率对地观测等辉煌成就。航天科技工业作为我国科技创新的代表，是我国综合实力特别是高科技发展实力的集中体现，在我国经济建设和社会发展中发挥着重要作用。
作为我国航天科技工业发展的主导力量，中国航天科技集团公司不仅在航天工程研制方面取得了辉煌成就，也在航天技术研究方面取得了巨大进展，对推进我国由航天大国向航天强国迈进起到了积极作用。在中国航天事业创建60周年之际，为了全面展示航天技术研究成果，系统梳理航天技术发展脉络，迎接新形势下在理论、技术和工程方面的严峻挑战，中国航天科技集团公司组织技术专家，编写了《中国航天技术进展丛书》。
这套丛书是完整概括中国航天技术进展、具有自主知识产权的精品书系，全面覆盖中国航天科技工业体系所涉及的主体专业，包括总体技术、推进技术、导航制导与控制技术、计算机技术、电子与通信技术、遥感技术、材料与制造技术、环境工程、测试技术、空气动力学、航天医学以及其他航天技术。丛书具有以下作用：总结航天技术成果，形成具有系统性、创新性、前瞻性的航天技术文献体系；优化航天技术架构，强化航天学科融合，促进航天学术交流；引领航天技术发展，为航天型号工程提供技术支撑。
雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。十三五期间，中国航天事业迎来了更多的发展机遇。这套切合航天工程需求、覆盖关键技术领域的丛书，是中国航天人对航天技术发展脉络的总结提炼，对学科前沿发展趋势的探索思考，体现了中国航天人不忘初心、不断前行的执着追求。期望广大航天科技人员积极参与丛书编写、切实推进丛书应用，使之在中国航天事业发展中发挥应有的作用。
2016年12月
序
航天器连接分离技术是实施航天器部件压紧与在轨释放、舱段之间连接与在轨分离以及不同航天器之间在轨连接与分离的关键技术。该技术研究涉及机械工程、力学、材料、自动控制等多个学科，以及空间机构、空间结构、空间润滑、爆炸冲击与防护、运动与动力学仿真等多项技术，是一项典型的多学科、多技术交叉融合的研究，具有较大的技术难度和挑战性。从我国第一颗人造地球卫星东方红一号鞭状天线的压紧与在轨释放，到神舟号系列飞船的舱段连接与在轨分离，再到嫦娥三号及嫦娥四号巡视器与着陆器的连接与月面解锁，航天器连接分离技术取得了重大突破，同时在地面试验过程中也暴露出不少问题。我国航天器在轨服务活动、深空探测活动的日益活跃以及载人登月技术研究工作的逐步开展，对航天器连接分离技术提出了更高的要求。
如何在总结已有研究成果的基础上，从连接分离系统的角度出发，开展连接分离技术研究，减少工程研制过程中的问题，促进该技术的快速发展，满足未来新型航天器飞行任务的需要，是摆在航天器研制者面前的重大问题。正是在这一需求的牵引下，作者编著了此书。该书在概述航天器连接分离技术及其应用发展的基础上，介绍了航天器连接分离装置的类别和性能特点，提出了连接分离系统方案设计的基本方法，全面介绍了连接分离装置设计、分析、制造、试验与评估等的基本研究内容、研究方法及注意事项。该书是作者在吸收前人研究成果的基础上，结合其团队在该技术领域20余年的研究成果撰写而成的，是工程研制实践经验的结晶，是一部全面、系统、深入地介绍航天器连接分离装置技术的专著。该书既具有一定的理论深度，又具有专业前瞻性和具体工程实用性，是一部值得肯定和阅读的专著。该书的面世将对我国未来深空探测技术、载人航天技术以及在轨服务技术等重大工程的发展及相关专业人才的培养起到有力的支撑和促进作用。
我国航天事业的发展，离不开各相关专业技术的支撑。在充分总结已有工程实践经验及研究成果的基础上，编著类似具有系统性、前瞻性、基础性和实用性的航天专业著作，对我国航天人才的培养及航天技术的发展具有重大的促进作用。希望越来越多的航天一线科研人员，能够在工程实践中发现问题、解决问题，并通过总结凝练，撰写成相应的专著，从而为更多的人了解航天、认识航天提供更多的途径，为我国航天从跟随向领跑世界发展方向的转变提供重要支撑，为把我国建设成为创新型国家作出更大贡献。
中国工程院院士
中国载人航天工程总设计师
前言
前言
由于运载火箭包络空间的限制，在航天器发射时，其上的许多部件会处于收拢、压紧状态，如太阳翼、可展天线等。航天器进入预定轨道后，根据相应的指令要求，这些压紧的部件得以释放并展开锁定，以便在轨获得较大的面积、得到希望的形状或进一步实现相应的运动。另外，在航天器在轨飞行、返回地面或在飞向地外天体的过程中，要不断地分离掉已经完成任务的部件或舱体，以便更高效地执行飞行任务。再者，为实现航天器推进剂的在轨补给、航天员的在轨轮换或者大型航天器的在轨组建，需要不同航天器间的在轨对接或分离。这一系列任务的实施促使了航天器连接分离技术的诞生及快速发展。
航天器连接分离装置是航天器连接分离技术的核心，是实现航天器连接分离的执行部件，也是一类典型的航天器机构。航天器连接分离装置技术是随着卫星技术的发展逐渐发展起来的，在载人航天及深空探测技术的带动下，得到了迅速发展。随着我国新型深空探测器的研制、空间站的全面建设以及在轨服务技术的发展，航天器连接分离装置技术将得到进一步发展。该技术的成败决定了卫星太阳翼、可展天线等重要部件能否在轨顺利展开，决定了航天员所乘坐的返回舱能否从太空安全返回地面以及由多舱组成的深空探测器能否顺利完成探测任务，因此，航天器连接分离装置技术是航天器技术顺利发展的重要支撑。
本书概述了航天器连接分离技术的诞生、应用及其主要研究内容，介绍了航天器连接分离装置的类别、特点，指出了目前该技术所存在的主要问题，重点论述了连接分离系统方案设计的准则、应考虑的基本问题及其设计过程，火工装置及非火工装置的结构组成、工作原理及设计方法，并根据未来的发展需要，介绍了复合型连接分离装置的结构组成、工作原理及设计方法等，同时给出了多种典型连接分离装置的设计实例。
本书共分为5章，第1章至第4章由杨建中编写，第5章由王文龙编写。
第1章概述航天器连接分离技术的诞生、应用及连接分离装置的主要类别、特点、组成及研制流程，介绍连接分离装置技术的研究内容、目前存在的问题及发展趋势等。
第2章介绍连接分离系统方案设计的准则、应考虑的主要问题、系统方案设计及实施流程、地面验证方法等，最后给出了连接分离系统方案设计实例。
第3章介绍火工装置类别、功能特点、结构组成、工作原理及其应用方式，进一步介绍了火工装置设计、制造基本流程,试验验证项目以及基于功能参数的可靠性评估方法等，最后给出了火工装置设计实例。
第4章介绍非火工装置类别、功能特点、结构组成、工作原理及其应用方式，给出了一种典型非火工装置弹簧分离装置的设计实例。
第5章根据未来在轨服务技术等的发展需要，介绍了几种典型复合型连接分离装置的功能特点、结构组成、工作原理及其应用方式，给出了一种复合型连接分离装置设计实例。
载人航天工程总设计师周建平院士在百忙之中为本书作序，并给出了较高评价。中国空间技术研究院总体部娄汉文研究员、丁锋研究员和哈尔滨工业大学刘荣强教授共同审阅了本书，并提出了许多宝贵意见。作者对上述4位专家为本书的出版所付出的辛勤劳动表示衷心的感谢！
中国空间技术研究院李新立、罗毅欣、刘海平、朱汪、商红军、傅子敬、叶耀坤、祁玉峰等多位高级工程师以及满剑锋研究员为本书的编著提供了十分宝贵的资料。本书的出版还得到了中国航天科技集团有限公司科技委副主任、高分四号卫星工程总设计师于登云研究员的大力支持，在此一并表示衷心的感谢！
本书是作者在吸收前人研究成果的基础上，结合研究团队在连接分离装置技术领域20余年的研究成果撰写而成的。本书还凝聚了已经退休的娄汉文研究员、史谨文和马锐明高级工程师等老一代航天机构专家以及奋战在研制一线的丁锋、祁玉峰、满剑锋、李新立、罗毅欣、李委托、吴琼、王波、孙国鹏、叶耀坤、刘卫、庄原等团队成员的智慧，是作者整个团队长期、持续创新研究的成果积累和结晶。本书的出版离不开全体团队成员的辛勤工作，离不开协作单位的密切配合与支持，在此谨向对本书研究成果作出贡献的每一位成员致以诚挚的谢意！
本书力求使读者全面、系统地了解连接分离装置技术的研究现状、研究内容及其发展方向等，并首次提出了连接分离系统方案设计的基本方法，使读者能从顶层理解连接分离系统设计的要点，把握连接分离装置技术研究的关键，并掌握连接分离装置设计、分析与试验的基本流程，为未来新型航天器及相应连接分离装置的研究与工程研制提供指导。
本书适合从事航天器连接分离技术及地面应急解锁分离技术研究的工程技术人员、学者及相关专业的研究生参考。
由于作者的知识和水平有限，书中难免存在不当之处，敬请读者批评指正。
杨建中
2018年12月于北京航天城
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