基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统技术方案

本实用新型专利技术属于飞行器技术领域，具体涉及基于外翼可C形折叠的双机身平直翼载机的空基发射系统；包括载机、空天飞行器；本实用新型专利技术采用大型外翼可C形折叠的双机身平直翼载机挂载携带对称分布的外贮箱的空天飞行器空中发射系统和模式；采用外翼可C形折叠的双机身平直翼布局载机；解决大幅度降低发射重型可重复使用空天飞行器成本的问题，大幅度提高入轨重量占起飞总重比例的问题，作天地往返飞行器，吸气式推进高超声速飞行器，或者助推滑翔式高超声速飞行器使用，且载机为高升阻比的常规布局设计，技术成熟度高，飞控系统简单可靠，工程可实现性强。实现性强。实现性强。

【技术实现步骤摘要】
基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统


[0001]本技术属于飞行器
，具体涉及基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统。

技术介绍

[0002]与本技术最接近的现有技术是“白骑士二号”系统与“平流层发射器”系统，采用双机身布局亚声速飞机，将空天飞行器挂载于中央翼桥之下，带入平流层底部投放后分离至安全距离，空中点火发射，空天飞行器利用自身升力翼面辅助爬升和调整姿态，或者完全依靠火箭的矢量控制装置调整姿态，然后靠火箭动力推进进入地球近地轨道。双机身平直翼布局简单可靠，但是需要的翼展和主起外轮距绝对值较大，超过了一般民用机场的限制要求。
[0003]例如4E级机场翼展限定为65米以下，主起外轮距限定为14米以下，4F 级机场翼展限定为80米以下，主起外轮距限定为16米以下。双机身布局载机要实现重载高效的空基发射，在翼展和主起外轮距两个指标上都可能超过一般民用机场的限制，例如美国的“平流层发射器”翼展达到了117米，远超4F 级机场的限制，尽管其声称能在美国数十个机场起降，但是肯定是超出了机场限制，影响了民航机场的正常秩序。超出机场限制的民用飞机使用案例有安
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225 运输机，翼展达到88.4米，安
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225运输机近年来在我国的石家庄机场(4E级) 和天津机场(4E级)多次起降停留，大大是超出了民航限制，但是繁忙的首都机场(4F级)就不可能允许其起降停留使用。
[0004]陆基多级火箭发射，需要消耗过多的推进剂，绝大部分重量是推进剂，对于液体火箭如液氢液氧火箭，绝大部分重量是液氧重量，最终入轨的重量比例极低，约为2～4％；“白骑士二号”与“平流层发射器”系统，其平直翼与中央翼桥挂载方式，可以用于空基发射一定重量和尺寸的空天飞行器，挂载式投放冷发射简单可靠，技术成熟度高，工程上现实可行。主要的问题是翼展与主起外轮距过大，在重载的情况下将超过4E或4F级机场的限制。
[0005]多级火箭垂直发射，第一级火箭推力必须大于起飞总重，而起飞总重之中，很大一部分是携带的氧化剂，例如对于液氢液氧火箭，液氧重量约为液氢重量的6～8倍，使用航空发动机飞行器则不需要携带这么重的氧化剂；此外火箭发动机的推力在对流层运行中要损失约10％～15％，要知道这一比例要超过陆基多级火箭最终送入太空入轨重量的数倍，最终入轨重量仅为最大起飞重量的 2～4％；而且对流层集中了整个大气层质量的75％，飞行阻力很大而且为保障尾喷管安全喷射气体只能是欠膨胀的，造成较大的能量损失。
[0006]空基发射规避了对流层中低效率且高阻力的火箭动力发射阶段，此外为充分利用地球自转线速度和大气环流的增速，世界各国纷纷在靠近赤道的陆地建设发射场甚至建设海上固定式或移动式发射场，空基发射技术可解决中高纬度国家没有赤道地区领土的不足，也可解决海基发射运输发射物海运速度过慢的问题，还可利用空中加油技术解决路线过长的问题。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是：解决大幅度降低发射重型可重复使用空天飞行器成本并考虑了工程实现性问题，大幅度提高入轨重量占起飞总重比例的问题，作天地往返飞行器，或者吸气式高超飞行器、助推滑翔式高超声速飞行器使用，且载机为高升阻比的双机身平直翼常规布局设计，技术成熟度高，工程可实现性强。
[0008]本技术的技术方案：基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统，其特征在于，包括载机、空天飞行器；空天飞行器挂载于双机身平直翼布局载机的中央翼桥下方，所述空天飞行器包括两个对称分布的外贮箱、轨道器、摆渡火箭；摆渡火箭装在轨道器内部，外贮箱挂在轨道器机身两侧，轨道器挂载于载机的翼桥下方。
[0009]所述载机为300
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1000吨重型运输机，升阻比≥25。
[0010]所述载机采用双十字型垂平尾设计，主机翼外侧采取可C形折叠机构设计解决翼展超标的问题，并采用较小外轮距的多轮平板车装载解决主起外轮距超标的飞机在较窄机场滑行道移动的问题。
[0011]所述外贮箱外形为头部为锥形，后部为圆柱形，降低阻力，体积大；推进剂外贮箱藏于轨道器头部马赫锥内。
[0012]所述轨道器头部为锥形，后部为圆柱形，带有小展弦比机翼，V形垂尾，轨道器长度小于载机机身长度。
[0013]所述两个推进剂外贮箱也可为助推火箭。
[0014]所述轨道器外形采用有机翼设计使其能够水平滑翔着陆。
[0015]本技术有益效果：本技术采用大型亚声速外翼可C形折叠的双机身平直翼布局载机挂载携带对称分布的外贮箱的空天飞行器空中发射系统和模式，采用较小外轮距的多轮平板车实现在较窄的机场滑行道的移动和规范停机位的停放；采用挂载投放冷发射模式；采用亚声速外翼可C形折叠的双机身平直翼布局载机气动布局的大型飞机挂载空天飞行器水平起飞，爬升进入平流层底部，达到指定飞行速度后空中发射，轨道器完成任务后水平滑翔着陆降落；空基发射在对流层中采用航空器的高效率爬升避免了低效率且高阻力的火箭动力上升阶段，此外空基发射可迅速靠近赤道地区发射，充分利用地球自转和大气环流效应，相对陆基发射可以节省修建近赤道发射场的耗资，与海基发射可以避免海运速度过慢的问题可以大幅度降低火箭消耗的推进剂的体积和重量，使最终进入地球近地轨道的空天飞行器重量占起飞总重的比例达到7～12％，而一般的陆基多级火箭送入地球近地轨道的重量占起飞总重的比例在2～4％，同时载机为常规布局，技术成熟度高，制造现实可行，飞控设计简单可靠。
[0016]相对于一般的大型双机身布局飞机中央翼桥挂载的空基发射系统，采用大型亚声速外翼可C形折叠的双机身布局载机挂载空天飞行器空中发射，外翼段可折叠方便在一般民航机场的停留移动，可以挂载携带两个推进剂外贮箱的尖锥布局空天飞行器，保证足够的推进剂携带，因为第一宇宙速度约为26马赫，而一般的亚跨声速客机约为0.5～0.9马赫，现役的超声速飞机约在2～3马赫，在目前的推进剂能量密度量级下，最终入轨重量大小与携带的推进剂的多少成正相关关系。
附图说明
[0017]图1为本技术空基发射系统俯视图；
[0018]图2为本技术空基发射系统立体图；
[0019]图3为本技术空基发射系统侧视图；
[0020]图4为本技术空基发射系统前视图。
[0021]1‑
摆渡火箭、2
‑
外贮箱、3
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支撑翼、4
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轨道器
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术进一步说明
[0023]如图1
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4所示，基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统，包括载机、空天飞行器；所述载机为300
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1000吨重型运输机，升阻比≥25，采用双十字型垂平尾设计，主机翼外侧采取可C型折叠机构设计，载机通过较小外轮距的多轮平板车实现在较窄机场滑行道移动以及停机位停放，可以增强机场适应性，例如可在4E级和4F级机场起降停放；空天飞行器挂载于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统，其特征在于，包括载机、空天飞行器；空天飞行器挂载于双机身平直翼布局载机中央翼桥下方；所述空天飞行器包括两个对称分布的外贮箱、轨道器、摆渡火箭；摆渡火箭装在轨道器内部，外贮箱挂在轨道器机身两侧，轨道器挂载于载机的中央翼桥下方。2.如权利要求1所述的基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统，其特征在于，所述载机为300
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1000吨重型运输机，升阻比≥25。3.如权利要求1所述的基于双机身平直翼布局载机的空基发射系统，其特征在于，所述载机采用双十字垂平尾设计，主机翼外侧采取可...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷国东，李岩，徐悦，
申请(专利权)人：中国航空研究院，
类型：新型
国别省市：