[發(fā)明專利]一種適合復(fù)雜工況的無人月面上升發(fā)射底座穩(wěn)定裝置

有效

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• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103407583A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉慧;李人杰;孟凡達
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/62
• 分類號: B64G1/62
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適合復(fù)雜工況的無人月面上升發(fā)射底座穩(wěn)定裝置，可以在著陸點月面坡度大、月面崎嶇不平甚至出現(xiàn)一條著陸腿懸空等惡劣著陸狀態(tài)下，保證月球著陸器上升級點火起飛時發(fā)射底座的穩(wěn)定性，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國開展月球探測是繼人造衛(wèi)星和載人航天之后航天事業(yè)的第三個里程碑，月球探測具有極高的科技產(chǎn)出率，是科技的孵化器并將帶動基礎(chǔ)科學的創(chuàng)新和發(fā)展。月球資源具有大的戰(zhàn)略價值，是人類社會長期可持續(xù)發(fā)展的重要支撐；月球是深空探測的前哨站和轉(zhuǎn)運站，對人類探索宇宙、進行深空探測的重要基礎(chǔ)。

我國的無人月球探測分為“繞、落、回”三個階段，其中在第三階段——月球軟著陸和采樣返回中的一個重要問題是如何保證月球著陸器上升級點火起飛的穩(wěn)定性。

月球著陸器上升級點火起飛的穩(wěn)定性問題產(chǎn)生的原因有以下幾點。首先，月球著陸器不載人，由于沒有環(huán)控生保設(shè)備而大大降低質(zhì)量，使其質(zhì)量過輕從而造成著陸狀態(tài)的穩(wěn)定性較差；其次，許多本應(yīng)由航天員承擔的細節(jié)任務(wù)無法完成，如無法選擇良好的著陸點，使月球著陸器的著陸點不理想，很可能出現(xiàn)著陸點月面不平如坡度大于15°，或月面崎嶇不平甚至出現(xiàn)一條著陸腿懸空的狀態(tài)。在這些狀態(tài)下，即使月球著陸器能夠在月面上成功著陸，但在月球著陸器上升級點火起飛時，受到上升級發(fā)動機羽流的復(fù)雜動力學作用下，很可能會發(fā)生傾覆等意外事故。因此，就需要一種裝置來保證月球著陸器上升級點火起飛時發(fā)射底座的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

1、目的：本發(fā)明的目的是為了提供一種適合復(fù)雜工況的無人月面上升發(fā)射底座穩(wěn)定裝置，它可以在月球著陸器著陸狀態(tài)惡劣的情況下，保證月球著陸器上升級點火起飛時發(fā)射底座的穩(wěn)定性。

2、技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明一種適合復(fù)雜工況的無人月面上升發(fā)射底座穩(wěn)定裝置，它是由發(fā)射底座、支撐腿上段、支撐腿下段、反推裝置和支撐腳組成；它們之間的位置連接關(guān)系是：支撐腿上段與發(fā)射底座下表面相連接，支撐腿下段與支撐腿上段套接，反推裝置安裝在支撐腿下段的外側(cè)，支撐腳通過球鉸與支撐腿下段的下端相連接。

所述發(fā)射底座是一個平臺，發(fā)射底座上表面安裝著月球著陸器上升級，發(fā)射底座下表面與支撐腿上段相連接。在支撐腿上段和支撐腿下段的支撐下，發(fā)射底座基本保持水平，為月球著陸器上升級提供一個良好的發(fā)射條件；

所述支撐腿上段由腔體、蜂窩緩沖材料和開口端蓋組成。腔體為一端封閉一端開口的空心圓柱，蜂窩緩沖材料填充在腔體內(nèi)部，開口端蓋是現(xiàn)有成熟產(chǎn)品，安裝在腔體的開口端。腔體的封閉端與發(fā)射底座下部相連接，通過連接機構(gòu)，可以與發(fā)射底座形成一定的角度，保證發(fā)射底座的水平和穩(wěn)定。月球著陸器著陸時，蜂窩緩沖材料會被壓縮，吸收能量，起到緩沖作用。支撐腿上段的數(shù)量為四個，在以發(fā)射底座中心為圓心的圓周上均勻陣列；支撐腿上段和支撐腿下段構(gòu)成支撐腿；

所述支撐腿下段是T形實心圓柱，與支撐腿上段套接在一起，并和開口端蓋相配合防止脫落。月球著陸器著陸時，支撐腿下段沿支撐腿上段的腔體內(nèi)壁向上運動，擠壓支撐腿上段內(nèi)部的蜂窩緩沖材料。支撐腿下段采用實心結(jié)構(gòu)，具有較高的強度和剛度，反推裝置安裝在支撐腿下段，可以保證反推裝置的位置和指向精度；

所述反推裝置為小型固體火箭發(fā)動機，該小型固體火箭發(fā)動機選用現(xiàn)有的型號。該裝置數(shù)量為四個，分別安裝在四條支撐腿下段的外側(cè)。通過連接裝置使反推裝置噴管向上，垂直于發(fā)射底座。反推裝置工作時，推進劑向上噴出，產(chǎn)生向下的推力，將相應(yīng)的支撐腿緊壓在月面上，避免發(fā)射底座的晃動，保證發(fā)射底座的穩(wěn)定性，使月球著陸器上升級可以穩(wěn)定發(fā)射。

所述支撐腳為圓盤狀，與支撐腿下段的下端通過球鉸相連接。支撐腳通過球鉸可以轉(zhuǎn)動，初始時支撐腳處于收起狀態(tài)，以減小體積，節(jié)省空間。月球著陸器著陸時，支撐腳展開，與月面接觸，可以增加月球著陸器與月面的接觸面積，提高月球著陸器的著陸穩(wěn)定性。支撐腳上安裝有力傳感器，可以測出每個支撐腳的受力大小，并把受力信息轉(zhuǎn)送到控制系統(tǒng)。

3、優(yōu)點及功效：本發(fā)明一種適合復(fù)雜工況的無人月面上升發(fā)射底座穩(wěn)定裝置，其主要優(yōu)點是：

采用反推裝置，利用反推裝置產(chǎn)生垂直于發(fā)射底座向下的推力，將發(fā)射底座緊壓在月面上，克服了月球著陸器在著陸狀態(tài)惡劣的情況下，月球著陸器上升級點火起飛時發(fā)射底座不穩(wěn)定的缺點，保證了月球著陸器上升級點火起飛時發(fā)射底座的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖（主視圖）

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖（立體圖）