带机翼航天器
专利汇可以提供带机翼航天器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种火箭推进的 航天器 具有机翼，该机翼具有可以绕枢纽线升高的后部分。尾部悬臂从所述后机翼部分向后延伸， 舵 被安装在所述尾部悬臂的后端。每个尾部悬臂 支撑 水 平尾部，该水平尾部在其 后缘 具有升降副翼。在正常飞行时，所述后机翼部分不升高，所述机翼具有正常的机翼形状。在重返大气层期间，所述后机翼部分被陡峭地升高，从而为所述航天器提供平稳的高阻 力 飞行 姿态 ，从而在低的热负载和结构负载下进行减速。重返大气层后，所述后机翼返回到未升高 位置 ，从而能够滑翔以进行水平跑道着陆。，下面是带机翼航天器专利的具体信息内容。
1.一种航天器，其具有机身、从该机身伸出的左、右机翼和升降 系统；所述机翼具有铰接的后部分；所述后部分具有外端来支撑向后 延伸的尾部悬臂；所述尾部悬臂具有竖直尾部以及带有舵和升降副翼 的水平尾部；且所述升降系统连接于所述机身和所述后机翼部分之间， 以使所述部分从正常机翼形状运动到升高位置，产生高阻力以在空间 飞行后重返大气层期间使所述航天器减速，所述升降系统此后将所述 后机翼部分收回至所述正常机翼形状，以进行可控制的通常水平方向 的跑道着陆。
2.如权利要求1所述的航天器，其中在所述升高位置且以陡下降 角重返大气层是平稳的，此时所述机身基本是水平的。
3.如权利要求1所述的航天器，其中所述铰接的后机翼部分具有 的宽度是所述机翼的整体宽度的大约三分之一。
4.如权利要求1所述的航天器，其中在所述升高位置处所述后机 翼部分向上转动大约65度。
5.如权利要求1所述的航天器，其中所述升降系统包括气动致动 器。
6.如权利要求1所述的航天器，进一步包括飞行员控制的锁定系 统，用于将所述后机翼部分锁定在所述正常机翼形状，在启动所述升 降系统之前，所述锁定系统是可解锁的。
7.如权利要求7所述的航天器，其中所述锁定系统包括气动致动 器。
8.如权利要求1所述的航天器，且进一步包括将所述后机翼部分 刚性连接在一起的装置。
背景技术
因为高结构负载和热负载，返回的航天器重返大气层是一个关键 的飞行阶段。与在着陆期间通过降落伞来下降的早期的钝头体航天器 (Mercury、Gemini等等)相比，预定用于跑道着陆的水平着陆现代航 天器要求三轴控制和更高的升力。本发明涉及一种带有机翼的航天器， 该航天器可在重返大气层时重新设置成稳定的高阻力模式，且随后再 返回到用于跑道着陆的正常飞行状态。本发明是用亚轨道航天器的术 语来描述的，但适用于能够进行轨道飞行的航空器。
发明内容
附图说明
图1是一种被设置成进行着陆的亚轨道航天器的侧视图；
图2是所述航天器的前视图，其中起落架被收回；
图3是所述航天器的俯视图；
图4是所述航天器的侧视图，该航天器被重新设置以重返大气层；
图5是重新设置的航天器的顶部和前部的透视图；
图6是重新设置的航天器的顶部和后部的透视图；
图7是航天器的后机翼和尾部悬臂部分的升降系统的透视图，其 中部分是剖开的；
图8是所述升降系统的更详细的视图；和
图9是所述升降系统在右后机翼部分上的一部分的侧视图。
具体实施方式
航天器具有机身13，在其前端有飞行员舱14。后机身部分15容 纳并安装有混合燃料火箭发动机，该发动机的后喷口16在图中示出。 机翼17具有固定到机身的右前部分19和左前部分20，以及连接在一 起并能绕枢纽线23向上运动的右后部分21和左后部分22。后部分21 和22是机翼整体宽度或弦长的大约三分之一。刚性固定在后机翼部分 外端的是向后延伸的右尾部悬臂24和左尾部悬臂25。
从每个尾部悬臂外侧向外延伸并刚性固定在每个尾部悬臂外侧的 是机动水平尾翼或水平尾部27，每个水平尾翼或水平尾部都装有铰接 的升降副翼28，这些升降副翼是单独可动的，从而可以由飞行员来控 制俯仰倾侧(pitch-and-roll)轴。舵29可动地铰接到尾部悬臂上的竖 直尾部的后端，用于偏航控制。这种构造在大气飞行中提供了良好的 稳定性和控制，而且可利用三轴控制来获得足够的升力和滑翔航程以 进行拉平(flare)和着陆。
从空间飞行重返之前，航天器被重新设置(通过下述的致动器) 成高阻力形状，在这种形状中后机翼部分和尾部悬臂绕枢纽线23而向 上运动或倾斜。如图4至图6所示的这种高阻力位置被称为“羽毛状” 结构，倾斜角大，处于从平常设置的“非羽毛状的”机翼起65度的范 围内。
图7至图9示出升降系统32，用于在羽毛状态和非羽毛状态之间 升起和降下后机翼部分和尾部悬臂。该系统具有两个气动致动器33， 其具有气缸34和可运动的活塞35。每个气缸的下端可转动地固定到支 座36，该支座刚性地固定到航天器机身。活塞35的端部37可转动地 固定到支座38，该支座刚性安装在后机翼部分的内表面39上。致动器 是由安装在航天器内的压缩气缸(未示出)驱动的。
飞行员控制制动器33的增压，从而驱动后机翼部分和尾部悬臂向 上和向下。为了防止航天器的这些后面部分的误运动(inadvertent movement)，以及为了在非羽毛状态飞行期间卸下致动器33，设置了 锁定系统40。锁定系统40具有一对左、右气动致动器41，致动器41 的气缸42具有可转动地固定到支座36的下端。活塞43从气缸42延 伸，活塞的端部可转动地连到向后延伸的连杆44，各连杆44由刚性横 臂45连接。而横臂又由左、右支座46可转动地支撑，支座46固定到 航天器的机身。每个连杆44的外侧是向上延伸的锁定部件48，锁定部 件固定到横臂45，而且如果航天器处于非羽毛状态，每个锁定部件的 向前延伸的端部49便套在配合销50上，配合销50固定在每个后机翼 部分的内侧后缘处。
为了解锁后机翼部分，向致动器41施压以将活塞43从伸开位置 收回，因此而转动横臂45，使锁定部件的端部49向后运动离开配合销， 从而到达解锁位置。然后，气缸34的启动就会驱动后机翼部分到升高 的羽毛状态位置。当重返大气层后缩回机翼部分时，就再向致动器41 施压以使活塞43伸出，从而重新啮合锁定系统。
当航天器在羽毛状态下重返大气层期间，航天器在所有速度下都 会在俯仰倾侧当中寻求和维持类似羽毛球(shuttlecock-like)的稳定姿 态。在这种状态下机翼的应角是非常高的，且其在3马赫的范围内以 超音速飞行时估计为大约54度，而以亚音速飞行时大约为64度。这 样就导致所需要的高空气动力学阻力和低结构负载和热负载，其中阻 力以大约为二的因数超过升力。航天器在重返期间也可被偏航(yawed) 以调节升力矢量的方向，从而进行轨道修正。图4中的箭头52是航天 器在重返大气层期间的典型速度矢量。
重返大气层后，随着航天器降至亚音速，航天器被重新设置到非 羽毛状态，其中滑翔比处于七到八的范围内。例如，如果航天器在大 约50,000英尺的高度处于非羽毛状态，则它可以滑行超过50英里的水 平距离而到达所希望的着陆地点。借助于恢复三轴控制，可以容易地 调整和拉平航空器以进行水平跑道着陆。
相关申请的交叉引用
本申请要求2003年3月28日提交的、申请号为60/458,697的美 国临时专利申请的权益。
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