[發明專利]一種雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器

有效

• 申請號: 201510607309.1
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN105173121B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 衛劍征;譚惠豐;侯雪;苗常青;林國昌;謝志民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器，屬于航天飛行器可變構型結構設計領域。

背景技術

CN104290921A公開了一種充氣展開氣動阻尼減速器結構，該充氣展開式減速飛行器存在飛行過程自身不能起旋的缺點，不能實現自旋穩定性，易產生結構姿態翻滾的問題。

發明內容

為了解決現有的充氣展開式減速飛行器技術存在自身不能起旋與飛行過程姿態不穩定問題，本發明提供了一種雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器，包括剛性球形頭錐、充氣圓環阻力面、分段式隔膜、高壓氣瓶、解壓閥、導管、圓柱形載荷箱，所述充氣圓環阻力面為由雙螺旋圓環構成的雙螺旋狀，雙螺旋圓環內部設有分段式隔膜，圓柱形載荷箱位于減速飛行器內部與剛性球形頭錐相連接，剛性球形頭錐內設置有高壓氣瓶，高壓氣瓶經解壓閥與導管相連，導管與雙螺旋圓環相連通。

本發明提供的雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器初始處于收攏狀態，到了預定軌道，啟動解壓閥，剛性頭錐內的高壓氣瓶開始充氣，兩個螺旋狀的充氣環依次通過內部隔膜螺旋式上升膨脹展開成型。依據兩個相差180°順時針(或逆時針)對稱螺旋圓環相鄰間的環槽，使繞流氣體產生的氣動力使結構起旋，解決了充氣展開式減速飛行器結構飛行進入或再入過程中穩定性問題；同時結構的阻力面積由充氣展開部分大幅提升，有效實現了飛行器結構減速，完成載荷箱的回收。

附圖說明

圖1為充氣展開式減速飛行器雙螺旋設計圖；

圖2為雙螺旋充氣展開式減速飛行器結構整體設計圖；

圖3為雙螺旋充氣展開式減速飛行器的結構示意圖；

圖4為充氣展開式雙螺旋環內隔膜設計圖；

圖5為充氣展開式雙螺旋自旋穩定的環槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

如圖1-5所述，本發明提供的雙螺旋充氣展開式自旋穩定減速飛行器由剛性球形頭錐1、充氣圓環阻力面2、分段式隔膜、高壓氣瓶3、解壓閥4、導管9、圓柱形載荷箱8七部分組成，其中：

所述充氣圓環阻力面為由雙螺旋圓環構成的雙螺旋狀，其中：雙螺旋圓環由A螺旋圓環5和B螺旋圓環6構成，中心軸線具有相同圓錐螺旋線，起點相差180°。其方程為：

x＝ρsinα₀cosθ

y＝ρsinα₀sinθ

z＝ρcosα₀

ρ=ρ0exp(sinα0tgβ)]]>

式中：α₀為圓錐頂角的一半，β為螺旋角，ρ₀為與剛性頭錐連接處螺旋環的初始半徑，x、y、z分別為螺旋環軸線的三個空間位置坐標，其中螺旋角10°≤β≤30°。

本發明中，自旋穩定減速飛行器充氣展開后成圓錐形，半頂角45°≤α₀≤≤75°。

本發明中，形成充氣圓環阻力面的雙螺旋圓環各螺旋2m圈，3≤m≤6。

本發明中，形成充氣圓環阻力面的雙螺旋圓環具有相同橫截面直徑d，其中1/40≤d/D≤3/80，D為減速器尾部的口徑。

本發明中，雙螺旋圓環由柔性織物可折疊材料制成，主要有四層，由內向外分別為氣密層、承力層、隔熱層和防熱層，其中：氣密層為厚度20微米后聚氨酯薄膜材料，承力層為50微米后芳綸織物；隔熱層為厚度約1250微米的氧化鋁氣凝膠，防熱層為40微米的硼纖維。

本發明中，剛性球形頭錐1內高壓氣瓶3經解壓閥4打開后，分別經導管9流入相差180°對稱的雙螺旋圓環內，通過在錐頂充氣方式實現逐步展開。