星箭分离火工冲击环境是指卫星和火箭分离时由于火工装置动作在卫星结构上引起的具有高频、瞬态和高量级的特点的冲击响应。这种冲击环境对卫星的主体结构影响较小，但往往会造成星载设备中对冲击敏感的精密设备或元器件故障或损伤，从而引起严重后果。因此许多精密设备和元器件在发射前都需要进行冲击试验以考核其抗冲击性能。然而，星箭分离火工冲击环境的准确预示及地面冲击试验条件的快速模拟仍是航天工程中的难题。在这样的背景下，开展星箭分离火工冲击环境的准确预示方法及模拟技术研究对卫星总体结构设计、冲击试验条件制定和火工冲击试验环境快速实现等都具有十分重要的意义。
　　本文以某型复杂卫星结构的星箭分离火工冲击环境的准确预示和精确模拟为研究目标。首先建立了火工冲击源有限元模型，并通过近场冲击试验对模型进行了验证。在有限元模型基础上采用Hydrocode程序模拟了火工分离螺栓的解锁过程，指出了爆炸冲击和应变能释放冲击是火工冲击源的两个组成部分。通过分析测点的火工冲击响应，揭示了火工冲击源的两个组成部分，即爆炸冲击和应变能释放冲击在时域上存在先后关系，在冲击响应谱频域上两者的包络值等于火工冲击的冲击响应谱的重要耦合规律。
　　其次，采用显式动力学程序LS-DYNA建立了星箭分离中场，即由火工分离螺栓、卫星接头和运载接头组成结构的数值模型的并进行求解，提取了星箭界面力函数同时指出直接采用星箭界面力函数无法有效代替近场对远场的火工冲击作用。在此基础上以简单卫星结构为研究对象，进一步采用数值方法计算并分析了冲击波的冲击传递特性，发现与卫星接头连接的三个连接杆界面力函数能够反映近场对远场冲击作用，并对界面力函数进行了简化，得到了合理的界面力函数。合理的界面力函数的提取方法研究将星箭分离火工冲击源近场和远场冲击响应准确预示有机结合起来，起到承上启下的重要作用。
　　然后，从方法上突破了复杂卫星结构子系统存在显著动力学差异无法统一建立有限元模型或统计能量模型的难题，提出了联合有限元、统计能量分析和虚拟模态综合法的FE-SEA-VMSS复杂结构火工冲击响应预示方法，并推导了相应的理论公式。建立了某型复杂卫星结构的FE-SEA混合模型，并进行数值求解。将整星混合模型的数值结果和上述界面力函数联合，采用虚拟模态综合法对复杂卫星结构的推进舱底板和侧板进行冲击响应预示。通过开展整星分离冲击试验，对上述预示结果的准确性和方法的可靠性进行了验证。
　　最后，提出了一种基于机械撞击式的多调节参数冲击环境模拟装置。通过试验和数值相结合的方法对装置的可调节参数，如轻气炮气室压强、连接杆位置、加载板厚度和橡胶垫等对谐振板上冲击环境的影响规律进行了研究。分析拟合出了调节参数对冲击响应谱三要素（低频斜率、拐点频率和高频幅值）的定量关系式或总结了相应的表格。通过一个典型算例对总结的影响规律进行了验证。研究方法和结论可为航天工程中火工冲击环境条件的快速实现提供参考。