[發(fā)明專利]一種基于火箭動力的洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110635575.0
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113335526A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐大富;瞿水群;李云飛;劉魯江;唐生勇;茍永杰;曾占魁
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D27/02
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 孫瑜

本發(fā)明實施例提供了一種基于火箭動力的洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)，其特征在于，所述洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)采用兩級帶翼升力式構(gòu)型，分別包括助推級飛行器和載荷級飛行器，其中，所述助推級飛行器和載荷級飛行器均采用液體火箭發(fā)動機提供動力，所述洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)采用在機場跑道水平起飛和降落的模式；所述助推級飛行器用于將載荷級飛行器以一定的速度送入預(yù)定高度；所述載荷級飛行器裝載有效載荷進行洲際飛行任務(wù)；所述助推級飛行器和載荷級飛行器獨立執(zhí)行任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天運輸系統(tǒng)的運載器，尤其涉及一種基于火箭動力的快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)及其運作方法。

背景技術(shù)

隨著科技日趨進步和世界航天運輸系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，將火箭動力的航天運載器概念引入地球表面洲際運輸系統(tǒng)設(shè)計中，有望帶來革命性的變化。目前地球表面的快速抵達(dá)運輸主要依靠高鐵和飛機，高鐵時速約350公里，民航飛機時速1000公里，要實現(xiàn)10000公里以上的洲際運輸，飛機最快需要十幾個小時。而基于火箭動力的航天運輸系統(tǒng)，發(fā)射入軌速度甚至可以達(dá)到7.9km/s，即時速超過2.8萬公里。基于火箭動力的航天運輸系統(tǒng)一般在宇宙空間環(huán)境中地球?qū)臻g軌道運輸時使用，將其引入到地球表面洲際運輸中，可以實現(xiàn)運輸速度的大幅提升。

目前為止，地球表面洲際快速抵達(dá)運輸主要依靠飛機，航天運輸系統(tǒng)還未應(yīng)用到地球表面運輸中去，主要存在問題歸納為：

1、飛機進行洲際快速抵達(dá)運輸需要時間較長，10000公里航程需要10小時以上，且只能在大氣層中飛行，飛行高度一般在10km以下；

2、基于火箭動力航天運輸系統(tǒng)主要用于地球?qū)臻g軌道或者地外天體的運輸，飛行環(huán)境較為嚴(yán)酷，一般采用垂直發(fā)射模式，運載器一般采用單程飛行模式，缺少進行地球表面洲際運輸?shù)默F(xiàn)有產(chǎn)品。

因此，尋求一種高速度(飛行速度是民航飛機10倍以上)、全空域(覆蓋整個亞軌道高度，飛行高度在阻力更小的稀薄大氣中)、航班化(能使用機場跑道進行頻繁水平起降)、經(jīng)濟可承受(滿足經(jīng)濟可承受的特定客戶群需求)的地球表面洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于火箭動力的洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)，其特征在于，所述洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)采用兩級帶翼升力式構(gòu)型，分別包括助推級飛行器和載荷級飛行器，其中，所述助推級飛行器和載荷級飛行器均采用液體火箭發(fā)動機提供動力，所述洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)采用在機場跑道水平起飛和降落的模式；所述助推級飛行器用于將載荷級飛行器以一定的速度送入預(yù)定高度；所述載荷級飛行器裝載有效載荷進行洲際飛行任務(wù)；所述助推級飛行器和載荷級飛行器獨立執(zhí)行任務(wù)。

優(yōu)選地，所述助推級飛行器采用翼尖舵布局設(shè)計，背馱載荷級飛行器。

優(yōu)選地，所述助推級飛行器的升阻比為3-3.5。

優(yōu)選地，所述載荷級飛行器采用大升阻比升力式外形，升阻比為3.5-4。

優(yōu)選地，所述助推級飛行器的飛行高度不超過100km，最大速度不超過10Ma。

優(yōu)選地，所述載荷級飛行器的飛行高度不超過200km，最大速度20Ma左右。

優(yōu)選地，所述載荷級飛行器設(shè)置有高性能熱防護系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種基于火箭動力的洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)的運輸方法，其特征在于，基于火箭動力的洲際快速抵達(dá)運輸系統(tǒng)依靠火箭動力發(fā)動機在機場水平起飛，經(jīng)過動力爬升到達(dá)預(yù)定高度，進入有動力高超聲速巡航飛行，達(dá)到預(yù)定速度后關(guān)機，進行無動力亞軌道飛行；

飛行過程中利用自身攜帶的反作用控制RCS系統(tǒng)調(diào)整飛行姿態(tài)，特定狀態(tài)下結(jié)合翼舵氣動控制手段進行復(fù)合控制；

到達(dá)預(yù)定高度和速度要求時，助推級飛行器與載荷級飛行器分離，載荷級飛行器發(fā)動機點火，繼續(xù)飛向目的地；