摘要
重装空投系统主伞脱离锁是空投着陆阶段降落伞和货台分离的关键部件。依据工作原理的不同，脱离锁分为机械式、电起爆式和电机械式，机械式中又分为杠杆式、摩擦式、弹簧式和偏摆式等。在实际的空投中，偏摆式脱离锁的使用还存在着一些问题，但是国内外关于这方面的研究极少。本文针对偏摆式脱离锁在空投实验中发生的解脱和粘着两种故障，对其进行结构分析，为脱离锁的设计和优化提供了理论指导。 对脱离锁的工作原理进行了理论分析，得到了解脱的关键因素：主降落伞拉力（称主伞拉力）相对脱离锁夹板对称线的最大倾角应大于夹板上的某个角度范围，此角度范围称为死区角度。通过作图法得到了死区角度的大小，通过理论分析得到了死区角度的理论计算式，代入参数所得结果与作图法的一致。同时分析得出了主伞拉力相对夹板对称线的最大倾角由主降落伞与竖直方向的夹角（称偏离角度）和夹板与地面方向的夹角决定，为解脱故障分析和可靠度计算奠定了基础。 利用多体动力学软件ADAMS对脱离锁的工作原理进行了仿真分析，结果与理论分析的结果一致。通过故障树分析，进行故障定位，得到了故障发生的原因：主伞拉力相对夹板对称线的最大倾角小于死区角度，表现为吊带连接件双边受力。通过理论分析法对故障工况进行分析，利用ADAMS对故障工况进行复现，两种方法得到的分析结果一致。在故障分析的基础上，以影响解脱的3种因素为变量在ADAMS进行了8组对比分析，得到了影响因素与脱锁情况的定性关系：（1）偏离角度越大，越有利于脱锁；（2）各摩擦副的摩擦系数越小，越有利于脱锁；（3）主伞拉力越小，越有利于脱锁。 利用作图法计算得到偏摆式脱离锁的解脱概率为98.07%。以概率来度量可靠性（称可靠度），将影响参数用均匀分布和正态分布随机化，基于蒙特卡罗方法，分别在ADAMS中进行了500次，1000次，2000次，5000次仿真实验，将得到的数据绘制成分布直方图进行拟合并计算可靠度，结果表明：分布模型接近于3正态混合分布，可靠度约为99%，这与作图法得到的解脱概率基本一致。在进行仿真实验的同时得到了影响参数的灵敏度，以此为依据提出了4条解脱故障的解决措施：（1）尽量减小各个运动副之间的摩擦系数；（2）在保证减速稳降阶段安全的情况下，减小主伞连接件钳形腿的长度；（3）为主降落伞添加侧向小降落伞，引导锁环体发生偏心旋转；（4）建立地面应急小组，若出现着陆不脱离的情况，采用长柄弯刀割断主伞连接绳。 通过故障现象分析、粘着磨损机理分析和故障检测，定位了粘着磨损故障。通过理论分析和有限元分析，进行了故障复现。通过影响粘着磨损的因素分析，提出了4条改进措施：（1）对新使用的脱离锁进行跑合；（2）改善润滑情况；（3）镀固体润滑剂；（4）减小表面载荷。 对解脱实验装置进行了设计，完成了各零部件的设计和重要标准件的选取，在此基础上，将实验装置的三维模型导入ADAMS中进行仿真验证，结果表明：设计的实验装置可以完成预期的目标。完成了粘着磨损的镀层实验，实验结果验证了改进措施。
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