一种一子级伞降回收运载火箭 |
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| 申请号 | CN201611100673.X | 申请日 | 2016-12-05 | 公开(公告)号 | CN106628269A | 公开(公告)日 | 2017-05-10 |
| 申请人 | 中国运载火箭技术研究院; | 发明人 | 汪小卫; 吴胜宝; 高朝辉; 申麟; 张旭辉; 彭小波; 何朔; 肖肖; 张雪梅; 郑正路; 徐振亮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种一子级伞降回收运载火箭，由两级火箭组合而成，包括设置在所述一子级火箭的所述壳体内的回收系统，所述回收系统包括减速装置和缓冲装置；减速装置设置在靠近壳体的级间段处，包括连接在壳体内壁的 支撑 架，在支撑架上设置有伞降装置，伞降装置用于对分离后的一子级火箭进行下落过程中的减速；缓冲装置包括两个缓冲气囊，其中一缓冲气囊设置在靠近级间段的 位置 ，另一缓冲气囊设置在靠近尾段的位置，两个缓冲气囊用于对一子级火箭着陆过程进行缓冲。本发明的一子级火箭由于在缓冲装置和减速装置的共同作用下能够平稳无损落地，因此可以实现一子级火箭的无损回收，进行一子级火箭的二次利用，降低发射成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种一子级伞降回收运载火箭，由两级火箭组合而成，其中两级火箭的壳体通过级间段连接，所述壳体的尾段设置有动力系统，其特征在于，包括设置在所述一子级火箭的所述壳体内的回收系统，所述回收系统包括减速装置和缓冲装置； |
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| 说明书全文 | 一种一子级伞降回收运载火箭技术领域[0001] 本发明涉及航天运输技术领域，特别是涉及一种一子级伞降回收运载火箭。 背景技术[0002] 运载火箭在发展初期，为了达到顺利发射的目的，各航天国家都不计制造和发射成本，但随着航天技术的发展，各航天国家逐渐开始考虑发射成本问题，低成本发射已成为航天运输系统的发展趋势。随着以SpaceX(美国太空探索技术公司)法尔肯系列运载火箭为代表的国外新型运载火箭进入国际商用发射市场，我国长征系列火箭过去拥有的价格优势也已不存在。另外，美国联合发射联盟计划在2020年前大幅降低目前的发射价格，欧洲和日本也都在着手新一轮降低火箭制造成本和发射成本的工作。一旦他们实现了运载火箭发射成本降低的目标，我国的运载火箭发射价格在市场竞争中将不利。因此，迫切需要开展运载火箭低成本设计技术研究，参与国际商业市场的竞争。 [0003] 其中，多级火箭在发射过程中，各子级在落地后多数已损坏不能重复使用，多为一次性装置，因此给火箭发射成本增加了极大的负担，因此开展子级回收技术是实现运载火箭重复使用、降低成本的基础。 发明内容[0004] (一)要解决的技术问题 [0005] 本发明的目的是提供一种可回收且重复使用的一子级伞降回收运载火箭。 [0006] (二)技术方案 [0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供的一种一子级伞降回收运载火箭，由两级火箭组合而成，其中两级火箭的壳体通过级间段连接，所述壳体的尾段设置有动力系统，其特征在于，包括设置在所述一子级火箭的所述壳体内的回收系统，所述回收系统包括减速装置和缓冲装置； [0008] 所述减速装置设置在靠近所述壳体的所述级间段处，包括连接在所述壳体内壁的支撑架，在所述支撑架上设置有伞降装置，所述伞降装置用于对分离后的所述一子级火箭进行下落过程中的减速； [0009] 所述缓冲装置包括两个缓冲气囊，其中一所述缓冲气囊设置在靠近所述级间段的位置，另一所述缓冲气囊设置在靠近所述尾段的位置，两个所述缓冲气囊用于对所述一子级火箭着陆过程进行缓冲。 [0012] 其中，所述伞降装置包括主伞、稳定伞和减速伞。 [0013] 其中，所述主伞、所述稳定伞和所述减速伞均至少为一个，且均布在所述支撑架上。 [0014] 其中，每一所述缓冲气囊均包括外气囊和设置在外气囊内部的内气囊。 [0015] 其中，还包括充气系统，所述充气系统的高压气瓶通过充气管路分别与所述内气囊和所述外气囊连接。 [0016] 其中，还包括控制系统，所述控制系统与所述充气管路和所述伞降装置连接。 [0018] 其中，在所述铝蜂窝板的外部设置有防热涂层。 [0019] (三)有益效果 [0020] 本发明提供的一种一子级伞降回收运载火箭，其具有以下优点： [0021] 1、本发明由于在壳体与第二子级火箭连接的一端设置有减速装置，因此当伞降装置的各降落伞打开时可保持一子级火箭的竖直下落状态，保持一子级火箭的稳定减速下落。2、本发明的伞降装置由于采用主伞、稳定伞以及减速伞三者组合减速的方式，因此提高了减速效率。3、本发明的缓冲气囊由于分别从壳体的两端弹出，且缓冲气囊由内气囊和外气囊组成，因此在一子级火箭水平落地时，外气囊用于对一子级火箭着陆过程起到缓冲作用，内气囊用于作为支撑使一子级火箭不直接接触地面，降低着陆过程的冲击载荷，减轻冲击载荷对箭体的损伤。4、本发明的一子级火箭由于在缓冲装置和减速装置的共同作用下能够平稳落地且不受损坏，因此可以实现一子级火箭的无损回收，进行一子级火箭的二次利用，降低了发射成本，为我国运载火箭的低成本化和提高商业发射市场竞争力起到重要。附图说明 [0022] 图1为本发明的一子级火箭的结构示意图； [0023] 图2为本发明的减速装置的结构示意图； [0024] 图3为本发明的伞降装置的工作示意图。 具体实施方式[0025] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0026] 如图1所示，本发明的一子级伞降回收运载火箭，由两级火箭组合而成，其中一子级火箭100包括壳体1，壳体1的级间段11与第二子级火箭连接，壳体1的尾段12设置有动力系统2，在一子级火箭100的壳体1内设置有回收系统，回收系统包括减速装置4和缓冲装置；具体的，本实施例中火箭箭体结构由整流罩、有效载荷支架、二级共底贮箱、一二级级间段、一级液氧箱、一级箱间段、一级甲烷箱、一级后过渡段、一级尾段等组成。 [0027] 如图2所示，减速装置4设置在靠近壳体1的级间段11处，包括两个相对设置在壳体1内壁的支撑架41，在两支撑架41上均设置有伞降装置42，伞降装置42用于对分离后的一子级火箭100下落过程进行减速； [0028] 如图1所示，缓冲装置包括两个缓冲气囊3，其中一缓冲气囊3设置在靠近级间段11的位置，另一缓冲气囊设置在靠近尾段12的位置，两个缓冲气囊用于对一子级火箭着陆过程进行缓冲。 [0029] 如图2所示，为了增强减速效果，伞降装置42采用主伞421、稳定伞422和减速伞423相混合的方式。其中，主伞421采用环帆伞，稳定伞422和减速伞423采用锥形带条伞。 [0030] 需要说明的是，主伞421、稳定伞422和减速伞423均至少为一个，且均布在两支撑架41上。 [0031] 为了便于一子级火箭100的缓冲，每一缓冲气囊3均包括外气囊和设置在外气囊内部的内气囊，外气囊用于对一子级火箭100着陆过程起到缓冲作用，内气囊用于作为一子级火箭100着地后的支承，使一子级火箭100不直接接触地面。 [0032] 上述实施例中，还包括充气系统，充气系统的高压气瓶通过充气管路分别与内气囊和外气囊连接(图中未示出)。 [0033] 上述实施例中，还包括控制系统，控制系统与充气管路和伞降装置连接(图中未示出)。 [0034] 上述实施例中，壳体1采用铝蜂窝板制成，为满足防热要求，在铝蜂窝板的外部设置有防热涂层。 [0036] 下面通过一个具体实施例说明本发明的技术效果。 [0037] 本实施例采用小型二级液体运载火箭，一子级火箭100直径为3.35m，采用液氧/甲烷发动机，发动机双向摇摆提供火箭俯仰、偏航和滚转控制，起飞推力120t。二子级直径为3m，采用液氧/甲烷发动机，二级发动机推力16t。伞降装置42包括三个主伞421、一个稳定伞 422和两个减速伞423。稳定伞422和减速伞423名义面积分别为12m2/具和100m2/具，主伞421名义面积为2000m2/具。一子级推进剂贮箱采用非共底形式，二子级采用共底贮箱。 [0038] 如图3所示，本发明在工作时，当一子级火箭100与第二子级火箭分离后，控制系统控制伞降装置42的稳定伞422由弹伞筒弹射，超音速开伞，减速伞423在稳定伞422分离时由稳定伞422同时拉出2组减速伞423，减速伞为亚音速开伞，在减速伞423分离时同时拉出3具主伞421，从而组成群伞系统将一子级火箭100减速至要求的稳降速度左右。当一子级火箭100快降落到地面时，对两个缓冲气囊3充气，同时两个缓冲气囊3分别从壳体1的两端弹出，在重力作用下使一子级火箭100由竖直下落状态变为水平下落状态，当落到地面时，外气囊与地面接触完成缓冲工作，内气囊完成支撑工作，保护位于两缓冲气囊3之间的一子级火箭 100不会直接与地面接触造成损坏，从而完成一子级火箭100的回收工作，保证一子级火箭 100可回收再利用。 |
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