[發(fā)明專利]一種運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811303364.1
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109297356B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張恒浩;孔令超;吳勝寶;胡冬生;張雪梅;潘健;鄧思超;焉寧;張霞;徐振亮;張烽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: F41F3/04
• 分類號: F41F3/04;F41B6/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開了一種運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：脈沖發(fā)電機(jī)電源，用于接收電磁發(fā)射系統(tǒng)所需的電能并儲存，以及，在脈沖發(fā)電機(jī)電源釋放儲存的電能時，通過整流電路和逆變電路對釋放的電能進(jìn)行整流處理，輸出工作電流；懸浮直線感應(yīng)電機(jī)，用于接收脈沖發(fā)電機(jī)電源輸出的工作電流，對工作電流進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，向運(yùn)載火箭提供發(fā)射時所需的初始動能；吸引型軌道控制器，用于在檢測到懸浮直線感應(yīng)電機(jī)的母線電壓突變時，根據(jù)預(yù)置功率補(bǔ)償控制策略，抑制母線電壓突變，以確保運(yùn)載火箭分離過程中懸浮直線感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。本發(fā)明通過電?磁之間的能量轉(zhuǎn)換為運(yùn)載火箭的發(fā)射提供初始飛行速度，提高了運(yùn)載火箭發(fā)射效率，降低了發(fā)射成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著人類在太空中科學(xué)試驗(yàn)、深空探測、商業(yè)服務(wù)及太空軍事應(yīng)用方面等活動日益頻繁，人類對進(jìn)入太空的能力及成本提出了越來越高的要求。為滿足未來空間運(yùn)輸?shù)目焖傩浴⒌统杀竞透呖煽啃砸螅枰_展運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)的需求分析，提出合適的應(yīng)用方向及設(shè)計方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)和方法，通過電-磁之間的能量轉(zhuǎn)換為運(yùn)載火箭的發(fā)射提供初始飛行速度，提高了運(yùn)載火箭發(fā)射效率，降低了發(fā)射成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)，包括：

脈沖發(fā)電機(jī)電源，用于接收電磁發(fā)射系統(tǒng)所需的電能并儲存，以及，在脈沖發(fā)電機(jī)電源釋放儲存的電能時，通過整流電路和逆變電路對釋放的電能進(jìn)行整流處理，輸出工作電流；其中，工作電流為滿足懸浮直線感應(yīng)電機(jī)工作的電流；

懸浮直線感應(yīng)電機(jī)，用于接收脈沖發(fā)電機(jī)電源輸出的工作電流，對工作電流進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，向運(yùn)載火箭提供發(fā)射時所需的初始動能；

吸引型軌道控制器，用于在檢測到懸浮直線感應(yīng)電機(jī)的母線電壓突變時，根據(jù)預(yù)置功率補(bǔ)償控制策略，抑制母線電壓突變，以確保運(yùn)載火箭分離過程中懸浮直線感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

在上述運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)中，吸引型軌道控制器，還用于：

基于電磁效應(yīng)產(chǎn)生懸浮磁力；

通過控制懸浮磁力大小使運(yùn)載火箭在空氣中處于一個無金屬摩擦、無接觸的平衡狀態(tài)，以在運(yùn)載火箭加速過程中保持運(yùn)載火箭姿態(tài)穩(wěn)定。

在上述運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)中，吸引型軌道控制器，還用于：

通過控制電磁鐵中的電流，使運(yùn)載火箭在懸浮狀態(tài)下與軌道四周布置的磁鐵產(chǎn)生吸引力，確保水平加速過程中運(yùn)載火箭姿態(tài)穩(wěn)定。

在上述運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)中，吸引型軌道控制器，還用于：

在運(yùn)載火箭分離后，采用永磁勵磁制動，以確保懸浮直線感應(yīng)電機(jī)的動子穩(wěn)定減速制動。

在上述運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)中，脈沖發(fā)電機(jī)電源，包括：

原動機(jī)模塊：用于拖動脈沖發(fā)電機(jī)緩慢加速；

脈沖發(fā)電機(jī)模塊：通過高速旋轉(zhuǎn)儲存電能；

PWM整流逆變電路模塊：用于對釋放出的大容量電能進(jìn)行整流處理，輸出滿足懸浮直線感應(yīng)電機(jī)工作的工作電流。

在上述運(yùn)載火箭電磁發(fā)射系統(tǒng)中，懸浮直線感應(yīng)電機(jī)，包括：

電機(jī)定子模塊：用于形成磁場供電機(jī)動子運(yùn)動；

電機(jī)電樞繞組模塊：用于對電機(jī)定子分段供電；

電機(jī)動子模塊：用于提供渦流回路，在接收道脈沖發(fā)電機(jī)電源輸出的工作電流時，對工作電流進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)水平方向的電磁推力，向運(yùn)載火箭提供發(fā)射時所需的初始動能。