级间分离运动作为运载火箭发射过程中至关重要的一步。级间分离装置的性能也直接决定了发射任务的成败,为了让火箭的发射能够顺利完成,需要对级间分离装置在干扰因素下的工作性能进行相应的研究。分离装置一般包含连接解锁、动力装置以及导向装置三部分,为了提高火箭级间分离运动的成功率与可靠性,就需要考虑分离装置在偏差干扰以及各种复杂工况下的工作性能。本文在总结了国内外导弹分离、分离方案以及分离仿真研究现状的基础上,通过分析火箭级间分离运动的工作原理,明确了分离试验台的功能,制定了分离试验台的技术指标以及总体设计方案,然后根据设计要求对分离试验台进行了详细的设计,并分别从机械结构设计、控制系统硬件选型以及控制系统软件设计进行了详细的介绍。分离动力系统作为级间分离装置中尤其重要的组成部分之一,动力输出偏差情况对于级间分离运动的影响亦是级间分离方案中需要着重考量的一环,因此文中对级间分离运动过程中的受力情况进行了分析,并依此建立了偏差因素下的级间分离运动动力学模型。然后利用ADAMS仿真软件针对反推火箭推力载荷的不同作用情况进行了仿真分析,着重研究了反推火箭推力载荷对于级间分离运动的影响。火箭在分离过程中其自身结构质量以及外部干扰因素的变化情况存在较大的随机性,并不能得到精准的数据值,而对于多因素影响情况下的分离运动往往需要进行大量的数据数据分析研究,因此在文中建立了内分离情况下的通用碰撞检测模型,并结合蒙特卡罗方法与MATLAB软件对多因素干扰下的级间分离运动进行了数值分析,通过大量重复性仿真试验得到了两级火箭中心点在分离危险时刻的相对横移情况,进一步研究了多因素干扰对于级间分离运动的影响以及碰撞问题。最后,根据设计的分离试验台整体结构以及控制系统模型,完成试验平台结构与软件的搭建,并进行了实物试验。按照级间分离过程中可能发生的几种工况和所受的载荷情况,进行了三组重复性分离试验,并采集了不同工况下导向机构与分离体间的摩擦力,以及在导向结束时分离体的姿态角变化值。通过对试验结果汇总分析,证实了反推火箭推力载荷偏差将会较为显著的增加两级间的导向摩擦力,并且随着偏差的增大,分离体在分离时刻姿态角的改变也越加明显,验证了仿真分析的正确性。同时也检验了分离试验台结构的可靠性以及控制系统的稳定性。