[發(fā)明專利]一種基于RBCC動力的可重復(fù)使用運載器的使用方法

有效

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• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN106288980B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆曉東;李俊;周聰;呂翔
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F42B15/00
• 分類號: F42B15/00
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務(wù)所61219
• 代理人: 張瑞琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空宇航科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于RBCC動力的三級運載器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有航天運載系統(tǒng)由一次性運載火箭和重復(fù)使用運載器組成，動力系統(tǒng)主要有火箭發(fā)動機、火箭基組合循環(huán)發(fā)動機(RBCC)、脈沖爆震發(fā)動機等。其中以RBCC發(fā)動機為動力的重復(fù)使用運載器主由兩級構(gòu)成：上面級和下面級，其方案為上面級采用RBCC發(fā)動機，下面級采用火箭發(fā)動機；或者下面級采用RBCC發(fā)動機，上面級采用火箭發(fā)動機。不管采用哪種方式，運載器的起飛質(zhì)量都比較大，運載效率不夠高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種基于RBCC動力的三級運載器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中運載器的起飛質(zhì)量較大，運載效率較低的問題。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種基于RBCC動力的可重復(fù)使用運載器，包括依次連接的三級式結(jié)構(gòu)：第一級火箭動力飛行器，第二級RBCC 動力飛行器和第三級火箭動力飛行器；

其中第二級RBCC動力飛行器的機身底部與第一級火箭動力飛行器的機身背部相連，第三級飛行器搭載于第二級飛行器的大型載荷艙中，通過第二級飛行器釋放來分離。

進一步的，第一級火箭動力飛行器的發(fā)動機采用可回收大推力火箭助推器。

進一步的，第二級RBCC飛行器采用升力式構(gòu)型，且其進氣道位于第二級飛行器上方。

進一步的，第三級火箭動力飛行器采用可重復(fù)使用的軌道級，用于與所述第二級RBCC動力飛行器分離后自帶動力進入空間軌道，并在完成空間任務(wù)后返回大氣層水平著陸。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，一種基于RBCC動力的三運載器的使用方法，包括以下步驟：

步驟1、三級運載器在一級火箭飛行器動力作用下垂直起飛，并加速爬升，直至達到第二級RBCC飛行器的吸氣式模態(tài)工作點，高度達到20km，速度為4馬赫，此時一級飛行器與二三級組合體分離，返回原發(fā)射場；

步驟2、第二級RBCC飛行器啟動吸氣式模式，歷經(jīng)亞燃和超燃模態(tài)，速度達到10馬赫，高度達到28-30Km時切換到純火箭模態(tài)；

步驟3、第二級RBCC飛行器繼續(xù)加速爬升，直至速度達到16馬赫，高度達到100-120Km時與三級飛行器分離，分離后二級RBCC飛行器返回前方著陸場；

步驟4、第三級飛行器采用火箭動力繼續(xù)加速，直至將運載器的載荷送入預(yù)定軌道；隨后第三級飛行器再以水平著陸的方式返回原發(fā)射場。

本發(fā)明的有益效果是，采用三級結(jié)構(gòu)運載器，其中間級采用RBCC發(fā)動機，充分利用了RBCC發(fā)動機比沖高、多模態(tài)工作的特點，大大提高了運載器的運載能力和效率，并且工程實現(xiàn)更為容易；同時減輕了起飛質(zhì)量小，從而提升進入太空的運載能力，降低了發(fā)射成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于RBCC動力的三級運載器的使用方法示意圖；

圖2為本發(fā)明一種基于RBCC動力的三級運載器實施例中的飛行高度曲線示意圖；

圖3為本發(fā)明一種基于RBCC動力的三級運載器實施例中的飛行速度曲線示意圖；

圖4為本發(fā)明一種基于RBCC動力的三級運載器實施例中的飛行彈道傾角曲線示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明提供了一種基于RBCC動力的三級運載器，包括依次連接的三級式結(jié)構(gòu)：第一級火箭動力飛行器，第二級RBCC動力飛行器和第三級火箭動力飛行器。

其中，第一級火箭動力飛行器的發(fā)動機采用可回收大推力火箭助推器，避免了RBCC在低動壓區(qū)發(fā)動機效率低且難以垂直發(fā)射的缺點。

現(xiàn)有RBCC飛行器進氣道多位于機翼下方，氣動性能不佳。本發(fā)明的第二級RBCC飛行器采用升力式構(gòu)型，且其進氣道位于第二級飛行器上方，可以避免發(fā)動機進排氣對飛行器氣動特性的耦合干擾，提升氣動性能，且充分利用了RBCC吸氣式模態(tài)的高比沖，以及RBCC發(fā)動機可多模態(tài)工作的優(yōu)點。

現(xiàn)有三級飛行器一般為一次性使用，而本發(fā)明的第三級火箭動力飛行器采用可重復(fù)使用的軌道級，用于與所述第二級RBCC動力飛行器分離后自帶動力進入空間軌道，并在完成空間任務(wù)后返回大氣層水平著陸，可重復(fù)使用，且水平著陸返回的方式可以降低運營成本。避免了RBCC動力飛行器結(jié)構(gòu)質(zhì)量大的缺點。

本發(fā)明所提出的一種基于RBCC動力的三級運載器，充分發(fā)揮了RBCC 發(fā)動機的優(yōu)勢，避免了RBCC動力的不足，因而具有很高的運載效率，而且工程實現(xiàn)的難度低。