[發(fā)明專利]一種可重復(fù)使用航天運(yùn)載系統(tǒng)及往返方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710215329.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107063006B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宏偉;段祥軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北航天技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)所
• 主分類號(hào): F42B15/00
• 分類號(hào): F42B15/00;F42B15/01;F42B15/36;F42B10/60;F02K9/42
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

本發(fā)明一種可重復(fù)使用航天運(yùn)載系統(tǒng)及往返方法，包括地面發(fā)射回收跟蹤指揮通信控制系統(tǒng)、主推火箭動(dòng)力系統(tǒng)、航空動(dòng)力系統(tǒng)、氣動(dòng)分離單元、過(guò)渡艙、控制艙、航空動(dòng)力燃料艙、控制系統(tǒng)、姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)、定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)、供電發(fā)電系統(tǒng)、返回著陸系統(tǒng)，航天運(yùn)載航天運(yùn)載系統(tǒng)垂直起飛垂直軟著陸，集成航空發(fā)動(dòng)機(jī)與航天火箭各自的優(yōu)點(diǎn)，使用后除主推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管需要更換外，其他組成均可以重復(fù)使用，累計(jì)飛行時(shí)間可達(dá)800小時(shí)，降低發(fā)射費(fèi)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天運(yùn)載技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種可重復(fù)使用航天運(yùn)載系統(tǒng)及往返方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，商務(wù)航天發(fā)射需求迅猛，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，商務(wù)航天發(fā)射技術(shù)日益成熟，商業(yè)航天市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐漸從過(guò)去單純的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀镜母?jìng)爭(zhēng)，而成本的競(jìng)爭(zhēng)又促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，商業(yè)航天發(fā)射的成本主要體現(xiàn)在運(yùn)載火箭為一次性產(chǎn)品，不能重復(fù)使用，因而為降低成本，國(guó)外許多航天企業(yè)已經(jīng)研制可重復(fù)使用的航天運(yùn)載工具，著名的有美國(guó)的航天飛機(jī)，但因其維護(hù)成本太高，多次使用的可靠性低，在上世紀(jì)已經(jīng)退出航天發(fā)射市場(chǎng)，進(jìn)入新世紀(jì)后，美國(guó)民營(yíng)航天SpaceX公司研制的獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭以成功實(shí)現(xiàn)安全軟著陸回收，但可以預(yù)見(jiàn)，獵鷹9號(hào)運(yùn)載火箭如要重復(fù)使用，其火箭燃料儲(chǔ)箱或許可以重復(fù)使用外，仍然需要更換價(jià)值昂貴的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、噴管組件及其它附件，本發(fā)明提出一種可重復(fù)使用航天運(yùn)載系統(tǒng)及往返方法，集成航空發(fā)動(dòng)機(jī)與航天火箭各自的優(yōu)點(diǎn)，重復(fù)使用次數(shù)多，平攤發(fā)射成本，降低發(fā)射費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種可重復(fù)使用航天運(yùn)載系統(tǒng)及往返方法，包括地面發(fā)射回收跟蹤指揮通信控制系統(tǒng)、主推火箭動(dòng)力系統(tǒng)，還包括航空動(dòng)力系統(tǒng)、氣動(dòng)分離單元、過(guò)渡艙、控制艙、航空動(dòng)力燃料艙、控制系統(tǒng)、姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)、定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)、供電發(fā)電系統(tǒng)、返回著陸系統(tǒng)，航天運(yùn)載航天運(yùn)載系統(tǒng)垂直起飛垂直軟著陸，豎立狀態(tài)自上而下結(jié)構(gòu)依次由過(guò)渡艙、控制艙、航空動(dòng)力燃料艙、主推火箭動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)接集成主干；

其中：主推火箭動(dòng)力系統(tǒng)包括火箭結(jié)構(gòu)本體、LNG(液體天然氣)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料罐及燃料供給系統(tǒng)、氧化劑儲(chǔ)罐及氧化劑供給系統(tǒng)、火箭噴管、多種承力支架等結(jié)構(gòu)附件，火箭噴管位于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)下端模塊化集成結(jié)構(gòu)布置在火箭結(jié)構(gòu)本體內(nèi)下段中央，多種承力支架固定在火箭結(jié)構(gòu)本體內(nèi)壁，燃料罐及燃料供給系統(tǒng)、氧化劑儲(chǔ)罐及氧化劑供給系統(tǒng)按質(zhì)量均布原則通過(guò)承力支架固定在火箭結(jié)構(gòu)本體內(nèi)；

其中：航空動(dòng)力系統(tǒng)包括2套以上航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)噴管、燃料儲(chǔ)箱及供給系統(tǒng)，擺動(dòng)噴管集成在航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)下端，航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)外殼噴涂耐燒蝕隔熱涂層，航空渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)均勻環(huán)繞布置固定在航空動(dòng)力燃料艙柱段中部外面，燃料儲(chǔ)箱及供給系統(tǒng)按質(zhì)量均勻原則布置在航空動(dòng)力燃料艙內(nèi)；航空動(dòng)力系統(tǒng)主要為航天運(yùn)載系統(tǒng)返回提供反推力和直接控制穩(wěn)定力，保證航天運(yùn)載系統(tǒng)恢復(fù)到發(fā)射時(shí)鉛垂?fàn)顟B(tài)平穩(wěn)著陸；

其中：過(guò)渡艙、控制艙、航空動(dòng)力燃料艙、火箭結(jié)構(gòu)本體外形均為中空?qǐng)A柱體，內(nèi)壁為5±1毫米高強(qiáng)度鋁合金材質(zhì)整體3D打印而成基體，外壁為6±1毫米侵膠纏繞輕質(zhì)耐燒蝕隔熱碳纖維復(fù)合材料耐燒蝕隔熱層；

其中：控制系統(tǒng)、定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)、布置于控制艙內(nèi)，控制艙柱面上開(kāi)有窗口，定位定向?qū)Ш郊敖邮盏孛孢b控信號(hào)的天線安裝在窗口上；

其中：姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)包括姿態(tài)、穩(wěn)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制單機(jī)，控制單機(jī)布置于控制艙內(nèi)，穩(wěn)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括空氣舵，空氣舵安裝在控制艙下端框外壁；

其中：氣動(dòng)分離單元包括高壓氣瓶、電磁閥、充放氣閥、管路、汽缸、活塞桿，氣動(dòng)分離單元按質(zhì)量均勻布局在過(guò)渡艙內(nèi)；

其中：供電發(fā)電系統(tǒng)包括大容量電池組、發(fā)電單元、配電單元，電池組、配電單元布置在過(guò)渡艙內(nèi)，發(fā)電單元安裝在航空動(dòng)力燃料艙內(nèi)、通過(guò)航空動(dòng)力系統(tǒng)提供動(dòng)力發(fā)電、補(bǔ)充電池組電量，配電單元接收控制系統(tǒng)指令給航天運(yùn)載系統(tǒng)供電；