[發明專利]一種柵格翼、新型火箭級間段結構、控制方法及應用

在審

• 申請號: 202110257817.7
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112902769A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 劉華坪;盛閩華;周奇;王中偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F42B15/36
• 分類號: F42B15/36;F42B15/01;F42B10/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 藍曉玉

本發明屬于火箭分離技術領域，公開了一種新型火箭級間段結構、控制方法及應用，新型火箭級間段結構設置有上一級火箭，上一級火箭與下一級火箭連接，下一級火箭折疊有柵格翼或柵格舵。柵格翼/柵格舵采用鈦合金等金屬SLM打印、焊接以及鑄造等方式制造，并沿周向均與安裝在一級火箭頂部，上一級火箭和下一級火箭均裝有火箭發動機。本發明在上一級火箭靠近級間段位置沿周向方向上安裝多個柵格翼，柵格翼在火箭分離前處于收起狀態，并且以一種固連可破壞或非固連可分離的方式連接上一級火箭，單獨或者與其余級間承載結構一起傳遞載荷給上一級火箭。本發明減少了重量，降低了發射成本，提高了發射效率。

技術領域

本發明屬于火箭分離技術領域，尤其涉及一種柵格翼、新型火箭級間段結構、控制方法及應用。

背景技術

目前，為了滿足火箭發射需求，提升火箭發射效率，降低發射成本，國內外正在大力開展火箭子級的回收，而回收的過程大都由柵格翼來控制。

柵格翼作為空中飛行器和水上航行裝置的升力面和控制面，可提高其升力特性，并且增加其穩定性和可控性，同時保證其在各飛行階段具有足夠的比強度、比剛度。

在傳統火箭技術領域中火箭級間段分離前，級間段作為主要的級間承力結構，柵格翼作為子級火箭的部件緊貼火箭，不僅影響火箭氣動外型，而且在火箭發射升空過程中不起到任何作用；同時產生不必要的負載，無疑增加了部分重量，降低了發射效率。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有技術的柵格翼不僅影響火箭氣動外型，而且在火箭發射升空過程中產生不必要的負載，增加了部分重量，降低了發射效率。

解決以上問題及缺陷的難度為：以往火箭柵格翼和火箭級間連接段均單獨設計，柵格翼必須作為附屬物安裝在火箭上，柵格翼重量大，該部分在發射和回收前巨為冗余質量，無法避免。

解決以上問題及缺陷的意義為：本發明為一種全新的火箭級間段結構設計，旨在現有多級火箭基礎上改進級間結構設計，降低火箭重量，提高發射效率。為未來火箭發射以及回收過程提供一個良好的結構思路。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種柵格翼、新型火箭級間段結構、控制方法及應用。本發明在保證火箭升空及回收功能完備的情況下，優化了結構，減少了不必要的重量，提高了強度質量比。同時本發明克服了現有技術的不足，用柵格翼取代部分或者全部火箭級間結構(蒙皮及加強筋結構)，減少火箭重量，降低發射成本。

本發明是這樣實現的，一種新型火箭級間段結構的分離控制方法，應用于新型火箭級間段結構，所述新型火箭級間段結構的分離控制方法，包括：

上一級火箭和下一級火箭分離前控制：柵格翼/柵格舵折疊到下一級火箭周向面上，與其余級間結構一同連接上一級火箭和下一級火箭；

上一級火箭和下一級火箭分離時控制：柵格翼/柵格舵以及其余級間結構與下一級火箭的連接解除，柵格翼/柵格舵沿徑向展開；

上一級火箭和下一級火箭分離后控制：柵格翼/柵格舵展開，其沿三個方向的角度姿態及角速度變化受舵機控制，進而影響火箭氣動特性，以控制下一級火箭下落軌跡。

進一步，所述上一級火箭和下一級火箭分離前，所述柵格翼或柵格舵處于收起狀態，單獨或者與其余級間承載結構一起傳遞載荷給上一級火箭。

進一步，所述柵格翼或柵格舵在上一級火箭與下一級火箭分離前全部或者部分取代上一級火箭和下一級火箭間的蒙皮加強筋、桁架等連接結構。

進一步，所述上一級火箭和下一級火箭分離時，下一級火箭采取冷分離或者熱分離方式，于上一級火箭分離。

進一步，所述在上一級火箭和下一級火箭分離時，所述連接解除方式為：機械解鎖或火工品點燃。