[發(fā)明專利]一種瓜瓣套罩氣動分離可回收二級運載火箭

有效

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114735247B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 隋國發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 精易興航（北京）科技創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64;B64G1/62;B64G1/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種瓜瓣套罩氣動分離可回收二級運載火箭，其屬于航天火箭技術領域，其包括一級箭體，一級箭體上端設置有瓜瓣套罩，瓜瓣套罩內(nèi)容納有載有載荷的二級火箭；一級箭體的下端居中位置設置有一個回收動力系統(tǒng)，并圍繞回收動力系統(tǒng)設置有二個或多個一級動力發(fā)動機；瓜瓣套罩自上而下依次包括瓜瓣部、殼段、滑軌筒罩和支座；瓜瓣套罩還包括有氣動分離姿控裝置；氣動分離姿控裝置包括連接有氣缸的氣瓶。本發(fā)明的火箭整體回收更方便，并采用氣動分離姿控裝置提供分離力以及調(diào)整姿態(tài)；本發(fā)明實現(xiàn)了亞軌道載荷“非火工”分離，又實現(xiàn)了輔助姿控、確保了回收動力燃料沉底和發(fā)動機正常工作。

技術領域

本發(fā)明屬于航天火箭技術領域，具體涉及一種瓜瓣套罩氣動分離可回收二級運載火箭。

背景技術

隨著國內(nèi)外航天領域的不斷發(fā)展，如何降低航天發(fā)射費用逐漸成為整個航天產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一；繼而商業(yè)航天的發(fā)展對低成本發(fā)射和低成本火箭提出了更高的要求，尤其是對于一些低空高速飛行試驗裝置發(fā)射，實現(xiàn)運載器及其有效載荷的回收和重復使用是降低成本的重要措施。

現(xiàn)有二級運載火箭及其飛行過程分離狀態(tài)如圖1A至圖1D所示，二級運載火箭主要由一級箭體（或稱一級火箭）1'、二級火箭2'和整流罩4'組成；二級運載火箭主要功能是發(fā)射載荷例如衛(wèi)星3'。如圖1A所示的火箭結(jié)構(gòu)，整流罩4'也稱為衛(wèi)星整流罩或火箭整流罩，其作用主要為包覆衛(wèi)星3'，與二級火箭2'相連接；如圖1B所示，一級火箭與二級火箭分離，火箭飛行到一定高度后一級箭體1'分離，一級箭體1'被拋掉后飛落至地面且損毀棄用，二級火箭繼續(xù)向上飛行且飛離大氣層，整流罩4'分離、拋罩；如圖1C所示，其示出整流罩拋罩動作，整流罩4'落地損毀；如圖1D所示的衛(wèi)星分離示意圖，二級火箭繼續(xù)飛行至預定軌道，衛(wèi)星3'分離?？梢姡渲写蟛糠植考贾苯勇涞負p毀，一次性使用，不回收復用。

現(xiàn)有的可重復使用運載器例如太空探索技術公司（SpaceX）的“獵鷹-9R”火箭，采用了垂直返回的方式，其通過一級箭體底部中心的發(fā)動機動力調(diào)節(jié)實現(xiàn)了一級箭體的回收；其整流罩拋罩后分兩瓣分別回收，主要采用降落傘方式傘降、通過海上平臺及其網(wǎng)籃回收?？梢韵氲降氖?，傘降方式降落點不可控，回收仍存在難度，所需的海上平臺等也需要較高成本。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供一種瓜瓣套罩氣動分離可回收二級運載火箭，其實現(xiàn)了瓜瓣套罩和一級箭體整體回收，并采用氣動分離姿控裝置提供分離力以及調(diào)整火箭姿態(tài)，提升了成本效率。

基于本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明提供了一種瓜瓣套罩氣動分離可回收二級運載火箭，其包括一級箭體，一級箭體上端設置有瓜瓣套罩，瓜瓣套罩內(nèi)容納有載有載荷的二級火箭；一級箭體的下端居中位置設置有一個回收動力系統(tǒng)，并圍繞回收動力系統(tǒng)設置有二個或多個一級動力發(fā)動機；瓜瓣套罩自上而下依次包括瓜瓣部、殼段、滑軌筒罩和支座；殼段呈筒狀，殼段的上部與瓜瓣部活動連接；滑軌筒罩包括套筒，套筒上部與殼段下部相連接，套筒下部連接有支座，套筒的內(nèi)側(cè)面設置有滑軌；二級火箭的至少一部分與滑軌相匹配的滑動連接；瓜瓣套罩還包括有氣動分離姿控裝置；氣動分離姿控裝置包括有氣瓶，氣瓶連接有氣缸，氣缸具有缸筒和活塞，缸筒與一級箭體或瓜瓣套罩固定連接，活塞用于將二級火箭向上推動；氣瓶還連接有輸氣管路，輸氣管路至少有兩條，數(shù)條輸氣管路沿瓜瓣套罩內(nèi)壁周向均勻分布設置，每條輸氣管路的末端均分支有兩條相互垂直的排氣管，排氣管上設置有控制其通斷的閥門；排氣管的輸出端設置于瓜瓣套罩上部的外表面上。

進一步地，滑軌沿周向設置有一個或多個，滑軌的長度方向與套筒的長度方向一致；二級火箭的外側(cè)面上對應設置有一個或多個滑塊，滑軌與滑塊相匹配地滑動連接；支座上設有用于將二級火箭鎖緊或釋放的電控鎖緊裝置。

優(yōu)選地，瓜瓣部為呈半球或半橢球的殼狀的端帽套罩，端帽套罩倒扣于殼段上并在一側(cè)可開合地活動連接，端帽套罩連接有用于控制其開閉的作動機構(gòu)。瓜瓣部為二個或多個，相鄰的瓜瓣部的對接面均設置有耐高溫的密封結(jié)構(gòu)；瓜瓣部閉合時，瓜瓣部與密封結(jié)構(gòu)相匹配且瓜瓣部密封地接觸在一起；瓜瓣部連接有用于控制其開閉的作動機構(gòu)。