科普 | 火箭各部分之间是怎样连接和分离的？

　　多级火箭的连接方式主要有3种：有将多枚单级火箭串联在一起，使它们的轴线在一条直线上的串联式；有将一枚较大的单级火箭放在中心，在它的周围连接多枚小火箭的并联式；当然还有像长征2F载人火箭这样串联和并联结合的方式。无论采用哪种方式，火箭各部分之间都需要用到连接-分离装置。

助推器分离

　　按照长征2F载人火箭的正常飞行时序，各大部分的分离先后顺序依次为逃逸塔分离、助推器分离、级间分离、整流罩分离和船-箭分离。
　　(1) 助推器分离
　　长征2F载人火箭的助推器与芯级之间有前、后两个连接点。前连接点（称为前连接杆）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（这种螺栓是空心的，内部装有炸药，通电后可以把螺栓炸断）相连；后连接点（称为后连接接头）是主承力点，由球头栓、球窝座及带聚能切割索的分离螺母组成，球头栓装在助推器发动机机架上，穿过助推器后过渡段壳体用分离螺母与装在一子级后过渡段上的球窝座相连。
　　助推器接到分离指令后，装在每枚助推器箱间段外侧的4台分离小火箭首先点火，0.1秒后，爆炸螺栓和聚能切割索同时引爆，使前、后连接点解锁（断开），然后，4个助推器借助分离火箭的推力离开芯级火箭。
　　(2) 级间分离
　　级间分离部位一般用爆炸螺栓或带环形爆炸索的连接件连接。爆炸索与爆炸螺栓的作用都是把火箭各级之间的连接件炸断。炸断了连接件后，级间分离的方式也有两种，即热分离和冷分离。所谓热分离，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；而冷分离方式中使前、后两级火箭分开的力量，是装在后面一级火箭上的反推火箭的推力，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载人火箭的级间分离采用的是热分离方式，分离时由控制系统发出一、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，而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，增加了一子级箭体飞行的阻力，从而迫使一子级箭体离开火箭。
　　(3) 整流罩分离

整流罩分离轨迹

　　整流罩有3个横向分离面和1个纵向分离面。横向分离面从前往后分别是逃逸塔尾裙与前锥段之间的逃逸塔分离面、后锥段与后柱段之间的逃逸分离面和倒锥段与仪器舱之间的整流罩分离面，各分离面均用爆炸螺栓连接；其中，整流罩分离面上还装有4对挂钩式旋转铰链，使整流罩实现横推-旋转分离。纵向分离面将整流罩分成两个半罩，两个半罩间用纵向解锁机构连接。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。
　　整流罩与箭体的分离过程也叫抛罩过程。火箭飞行约200秒时，倒锥段与仪器舱之间的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，拉动拉杆使所有机械锁打开，解除整流罩的纵向连接。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绕着横向分离面上的4对挂钩式铰链旋转，旋转到约65°角时挂钩式铰链自动脱钩，两个半罩向外侧抛出。
　　(4) 船-箭分离
　　船-箭分离系统由船-箭锁紧装置、安装在飞船支架上的4组压缩分离弹簧及安装在二子级箭体上的4枚反推火箭和1枚侧推火箭组成。
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，包带由两个半环钢带组成，每条钢带上装有17个V形卡块，钢带两端装有柱轴，两个爆炸螺栓通过柱轴将两条钢带连接成一个完整环形。

船-箭锁紧装置

　　船和箭对合后，飞船推进舱后端框与飞船支架前端框外的对接法兰边组合成了30°夹角的外翻法兰，用34个V形卡块将其夹住，再用包带将V形卡块捆压住，最后用爆炸螺栓将两条包带紧紧连在一起，通过包带施加的压力使得V形卡块将两个对接法兰卡牢。柱轴上、下端装有限位弹簧。系留弹簧一端连在包带上，另一端连在飞船支架的壳体上。
　　船-箭分离时，由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，包带对V形卡块的压力和V形卡块对对接法兰的夹紧力同时消失，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，而4组限位弹簧限制了包带的横向运动，防止碰撞飞船。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，而反推火箭和侧推火箭则起到了减慢二子级箭体飞行速度的作用，并将它推离飞船轨道，从而保证了飞船与二子级箭体之间的安全分离。
　　（本文来源：中国载人航天）