[發(fā)明專利]一種充氣展開式再入減速系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811182967.0
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109455318A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 曹旭;廖航;霍東陽;劉海燁;王立武;焦猛;魯媛媛;許望晶;丁弘;李博
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: B64G1/62
• 分類號: B64G1/62
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

一種充氣展開式再入減速系統(tǒng)，包括：艙體結構、充氣環(huán)、防熱頭錐；所述艙體結構的內部搭載外部載荷，所述艙體結構的頭部固定防熱頭錐；所述艙體結構與外部的衛(wèi)星平臺固定；所述充氣環(huán)為內部充滿氣體氣囊結構，所述多個充氣環(huán)依次連接排列成錐形構件，所述位于錐形構件頭部的充氣環(huán)與所述防熱頭錐固定，所述錐形構件的開口朝向所述艙體結構。本發(fā)明的再入返回系統(tǒng)重量輕，占用空間小，可以實現降低結構重量和發(fā)射體積的要求并且能夠減低發(fā)射成本，同時能夠大大降低再入返回過程中的氣動熱，拓展了傳統(tǒng)航天器回收著陸技術及其應用領域。

技術領域

本發(fā)明涉及一種充氣展開式再入減速系統(tǒng)，屬于航天器回收與著陸技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)航天器再入減速與著陸手段包括：1)升力式再入返回；2)利用反推發(fā)動機工作產生的反推作用力減速；3)氣動外形減速+傘降回收方式。第3種方式是當今應用于有大氣環(huán)境的航天器再入減速與著陸的主流方式，可靠性較高，采用這種減速方式的航天器，往往具有剛性防熱大底，能夠承受再入返回過程中極高的氣動熱，當速度降低至一定程度后，展開降落傘，對航天器進行傘降減速并以安全的速度著陸。

采用氣動外形+傘降再入返回方式的航天器，其防熱結構一般包覆于航天器剛性金屬結構外部，質量較大且占用較大的空間，例如，我國返回式衛(wèi)星能夠回收的有效載荷的重量占20％～30％，在再入返回末期工作對航天器進行減速的傘降回收系統(tǒng)一般約占回收重量的10％左右，因此，這種再入返回方式的返回效率較低，改變傳統(tǒng)的再入返回方式、降低防熱及剛性結構的重量對于提高星船的再入返回效率至關重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出了一種充氣展開式再入減速系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)再入減速系統(tǒng)采用剛性防熱結構+降落傘系統(tǒng)的工作方式，將上述裝置集成為柔性熱防護結構，在具備防熱及減速功能的基礎上，發(fā)射時及再入減速前可折疊收攏于航天器內部，有效降低了儲存空間和發(fā)射成本，結構簡單、集成度較高。

本發(fā)明的技術方案是：

一種充氣展開式再入減速系統(tǒng)，包括：艙體結構、充氣環(huán)、防熱頭錐、充氣裝置、火工切割器、封包繩、柔性防熱罩；

所述艙體結構的內部搭載外部載荷，所述艙體結構的頭部固定防熱頭錐；所述艙體結構與外部的衛(wèi)星平臺固定；

所述充氣環(huán)為內部充滿氣體氣囊結構，所述多個充氣環(huán)依次連接排列成錐形構件，所述位于錐形構件頭部的充氣環(huán)與所述防熱頭錐固定，所述錐形構件的開口朝向所述艙體結構。

所述充氣環(huán)的氣囊結構為由一圓圈沿該所述圓圈外一軸線旋轉一周而成的立體結構，所述圓圈外一軸線為所述立體結構的中心軸；所述多個充氣環(huán)的中心軸同軸；

所述充氣環(huán)采用覆膜芳綸材料，充氣環(huán)氣囊結構的所述圓圈直徑d的取值范圍為200-400mm，所述充氣環(huán)氣囊結構的圓圈圓心旋轉的軌跡為充氣環(huán)的中心半徑R，所述中心半徑的取值范圍為0.6m-6m；所述多個充氣環(huán)的個數取值范圍為3到6個。

所述充氣裝置放置在所述艙體結構的內部，用于給所述多個充氣環(huán)充氣。

所述火工切割器固定在艙體結構外壁上；充氣前所述充氣環(huán)折疊收攏在所述艙體結構的外壁上，并使用所述封包繩捆扎固定；當所述充氣裝置需要給所述充氣環(huán)充氣時，所述火工切割器加電作動將所述封包繩切斷，使所述充氣環(huán)自由展開。

所述柔性防熱罩為圓錐形的蒙皮結構，所述蒙皮結構包圍在所述多個充氣環(huán)依次連接排列成的錐形構件外。

所述柔性防熱罩圓錐形的半錐角取值范圍為45°～60°，錐臺最大半徑r_h的確定方法，具體為：

其中，C為阻力系數，m為所述充氣式再入減速系統(tǒng)和其搭載的外部載荷的質量之和，g為重力加速度，ρ為大氣密度，v為所述充氣式再入減速系統(tǒng)的著陸速度。