基于外翼可C形折叠的BWB载机的空射系统技术方案

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BWB(翼身融合)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跨声速BWB布局飞机背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；采用两种背载式冷发射方法：失重或负过载方法、跃起滚转倒飞投放方法；采用外翼可C形折叠的BWB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布局设计，载重和爬升能力很强，可实现以载重弥补空基发射系统初始速度和高度不足的问题。基发射系统初始速度和高度不足的问题。基发射系统初始速度和高度不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于外翼可C形折叠的BWB载机的空射系统


[0001]本技术属于飞行器
，具体涉及基于外翼可C形折叠的BWB 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。双机身平直翼布局难以进入跨声速阶段飞行，导致高空速压较小影响载重能力；翼身融合布局的虽然制造难度较大且飞行控制系统设计制造难度大，但是载重和爬升的能力非常强，气动和结构综合性能非常优越。
[0003]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3％量级；“白骑士二号”与“平流层发射器”系统，其平直翼与翼桥挂载方式，结构设计薄弱，难以挂载大尺寸大重量空天飞行器，因为高度宽度受翼桥高度宽度制约，而且速度过低导致速压过低，影响载重量即空天飞行器重量，如“平流层发射器”尽管其翼展达到120米量级，但是由于使用平直翼导致速度低，最大起飞总重只有580吨，还不如苏联的安
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225飞机，最大起飞总重640吨，但是翼展只有88米，因其巡航飞行速度更高。背载式相对挂载式可以装载尺寸更大重量更大的发射物，翼身融合布局载机背部的结构强度要远优于中央翼桥结构。
[0004]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3％量级；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。
[0005]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

[0006]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，或者助推滑翔式高超声速飞行器使用，且载机为高升阻比的 BWB布局设计，载重和爬升能力
非常强，非常适合空基发射应用。
[0007]本技术的技术方案：基于外翼可C形折叠的BWB载机的空基发射系统，其特征在于，包括载机、空天飞行器；空天飞行器背载于外翼可C形折叠的BWB载机背部；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，轨道器背载于载机的背部。
[0008]所述载机为300
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1000吨重型运输机，升阻比≥21。
[0009]所述载机采用V型垂尾设计，主机翼外侧采取可C形折叠机构设计。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]所述两个推进剂外贮箱也可为助推火箭。
[0013]所述轨道器外形采用有机翼设计使其能够水平滑翔着陆。
[0014]本技术有益效果：本技术采用大型跨声速外翼可C形折叠的BWB 载机背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；采用两种背载式冷发射方法：失重或负过载方法、跃起滚转倒飞投放方法；采用跨声速外翼可C形折叠的BWB载机气动布局的大型飞机背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％，同时载机机身也能制造相当一部分升力，载重和爬升能力强。
[0015]相对于大型双机身布局飞机中央翼桥挂载的空基发射系统，采用大型跨声速外翼可C形折叠的BWB载机背载空天飞行器空中发射，载机允许的速度大，导致速压大，机翼面积较大，这都有利于增加载重量，BWB布局中央机身因绝对厚度较大，能够承受的重量也大，振动变形远优于单薄的双机身中央翼桥，且背载方式可接受的空间尺寸大，因此可以背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，而一般的跨声速客机约为0.8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
[0016]图1为本技术空基发射系统俯视图；
[0017]图2为本技术空基发射系统立体图；
[0018]图3为本技术空基发射系统侧视图；
[0019]图4为本技术空基发射系统前视图。
[0020]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
[0021]下面结合附图对本技术进一步说明
[0022]如图1
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4所示，基于外翼可C形折叠的BWB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≥21，采用V 型垂尾设计，主机翼外侧采取可C型折叠机构设计，可以增强机场适应性，例如可在4E级和4F级机场起降停放；空天飞行器背载于BWB布局载机背部；所述空天飞行器包括两个对称分布的外贮箱(也可为助推火箭)、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，轨道器背载于载机的背部。
[0023]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；推进剂外贮箱或者助推火箭藏于轨道器头部马赫锥内。
[0024]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。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于外翼可C形折叠的BWB载机的空基发射系统，其特征在于，包括载机、空天飞行器；空天飞行器背载于BWB布局载机背部；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，轨道器背载于载机的背部。2.如权利要求1所述的基于外翼可C形折叠的BWB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≥21。3.如权利要求1所述的基于外翼可C形折叠的BWB载机的空基发射系统，其特征在于，所述载机采用V型垂尾设计，主机翼外侧采取可C型折叠机构设...

【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：