一种阻力舵与挂索回收一体化机构、回收方法技术

一种阻力舵与挂索回收一体化机构、回收方法，机构包括箭体结构附件、阻力舵组件、挂索机构组件、伺服作动器；箭体结构附件安装在外部箭体结构上，用于阻力舵组件与外部箭体结构可转动连接，并对伺服作动器进行限位；阻力舵组件用于作为火箭回收过程中的气动舵，并为挂索机构组件提供容置空间；在火箭上升段紧贴外部箭体结构；挂索机构组件用于在火箭回收过程中挂住外部回收部件；伺服作动器用于驱动阻力舵组件展开。回收方法使用箭上挂索机构+地面/海上网系回收平台的方式进行重复使用火箭的回收，将吸收缓冲着陆冲击的需求主要通过地面/海上网系回收平台满足，简化了箭上机构的规模、重量和复杂度，减小了运载能力损失。减小了运载能力损失。减小了运载能力损失。

【技术实现步骤摘要】
一种阻力舵与挂索回收一体化机构、回收方法


[0001]本专利技术涉及一种阻力舵与挂索回收一体化机构、回收方法，可用于重复使用火箭回收过程中使用阻力舵进行气动力控制，并在着陆阶段使用挂索机构挂住地面的拦阻回收装置，实现火箭回收。

技术介绍

[0002]重复使用是运载火箭实现低成本、航班化进入空间的重要途径，是技术发展的必然趋势。尤其是空间站运营的需求，使发射次数将进一步增加，面临降低发射成本、提升运营效率的需求。火箭一子级重复使用技术可以有效支撑发射成本的降低和运营效率的提升。同时，可减少火箭生产资源消耗、降低残骸对海洋环境的影响，符合环保发展理念。在掌握液氧煤油/液氧甲烷等火箭发动机具备推力调节和重复使用等重复使用关键技术的基础上，还需要实现的重复使用火箭回收过程的精确姿态控制和着陆阶段的终端着陆回收。
[0003]火箭回收过程的精确姿态控制可使用发动机摆动、姿控发动机和气动舵气动控制等方式，气动舵控制具有工作时间长，能源需求低，全程可控等优点。与栅格舵、平面舵相比，阻力舵具有高超音速效率高，阻力系数大，外形易与火箭表面贴合，可与其他机构进行一体化设计等优点。阻力舵的舵面安装在火箭外表面，需承担较大的气动加热，外部环境较为恶劣，需要一种阻力舵机构，驱动阻力舵舵面进行火箭姿态控制，并且能够对关键驱动能源进行保护。
[0004]实现火箭的回收和重复使用，必须完成在陆地平台或海上平台着陆阶段的终端着陆回收。使用着陆腿式着陆缓冲机构能够增大火箭的触地跨距、提高着陆稳定性和吸收缓冲着陆冲击。着陆腿式着陆缓冲机构一般安装在火箭的尾段，着陆前展开，其重量和体积较大，对运载能力有较大损失。除了使用着陆腿式着陆缓冲机构，还可以使用箭上挂索机构+地面/海上网系回收平台的方式，通过地面/海上网系回收平台上的拦阻索和缓冲装置提供缓冲力，箭上设置相应的挂索机构，当火箭即将着陆时挂索机构展开，挂在地面网系上，实现火箭的减速和回收。当火箭箭体发动机底面距离网系系统的绳索表面一定距离时，地面网系回收系统根据箭体位姿动态收缩绳索使其靠近箭体，火箭箭体穿过绳索表面时，箭体的挂索机构拦阻杆会钩住绳索，绳索及缓冲装置开始工作一定距离的缓冲行程，完成箭体捕获。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了重复使用火箭回收过程中的控制和回收问题。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种阻力舵与挂索回收一体化机构，包括箭体结构附件、阻力舵组件、挂索机构组件、伺服作动器；
[0008]箭体结构附件安装在外部箭体结构上，用于阻力舵组件与外部箭体结构可转动连
接，并对伺服作动器进行限位；
[0009]阻力舵组件用于作为火箭回收过程中的气动舵，并为挂索机构组件提供容置空间；在火箭上升段紧贴外部箭体结构；
[0010]挂索机构组件用于在火箭回收过程中挂住外部回收部件；
[0011]伺服作动器用于驱动阻力舵组件展开。
[0012]优选的，所述伺服作动器安装在外部箭体结构内，连杆传动方式驱动阻力舵组件运动。
[0013]优选的，所述箭体结构附件包括舵基座、舵转轴、伺服作动器基座、伺服作动器限位支架，舵基座成对安装在外部箭体结构外表面上，为阻力舵组件提供了安装的基座；舵转轴与舵基座连接，为阻力舵组件提供展开转动的转轴；伺服作动器基座安装在外部箭体结构内，为伺服作动器提供安装基础；伺服作动器限位支架用于对伺服作动器进行限位。
[0014]优选的，所述伺服作动器限位支架为抱箍状支架，可限制伺服作动器除轴向以外方向的位移。
[0015]优选的，所述阻力舵组件包括舵体、防热壳、连杆、第一销轴、第二销轴；
[0016]舵体的内型面与外部箭体结构外表面匹配，防热壳贴合于舵体外表面；
[0017]连杆的两端通过第一销轴、第二销轴分别连接伺服作动器和舵体。
[0018]优选的，所述舵体内型面设计有多处凹槽，用于容纳挂索机构组件。
[0019]优选的，火箭完成回收后，防热壳可更换。
[0020]优选的，所述伺服作动器通过连杆可驱动阻力舵组件的舵体转动，改变舵体与外部箭体结构外表面之间的夹角，起到气动控制的作用。
[0021]优选的，所述伺服作动器还能够缩短，驱动阻力舵组件的舵体收拢，使舵体展开角度减小。
[0022]优选的，所述挂索机构组件包括拦阻杆、拦阻钩、连接销、转轴、转接法兰、齿条作动器、锁定机构；拦阻杆为长条状零件，其一端与拦阻钩通过两个连接销连接，另一端为叉子形结构，使用两个转轴与阻力舵舵体连接；转轴一端的四方形端头插入转接法兰的四方形孔中，转接法兰与阻力舵组件的舵体相连接，将拦阻杆、转轴和转接法兰连为一体，拦阻杆能够在齿条作动器的驱动下绕转轴转动展开；转轴的另一端有齿轮特征，与安装在舵体上的齿条作动器相配合，齿条作动器工作时，带动转轴转动，从而驱动拦阻杆绕转轴转动，令拦阻杆展开，在拦阻杆展开到位后，锁定机构的弹簧销插入拦阻杆对应位置的孔中，实现对拦阻杆的锁定。
[0023]一种基于阻力舵与挂索的回收方法，采用上述的机构进行回收，包括：
[0024]当火箭回收过程中满足第一预设条件时，阻力舵组件的舵体展开作为空气舵进行飞行控制；
[0025]当火箭回收过程中满足第二预设条件时，挂索机构组件的拦阻杆和拦阻钩伸出，用于挂住外部回收部件，实现回收。
[0026]一种基于阻力舵与挂索的回收运载器，包括运载器本体以及上述的机构：
[0027]所述机构安装在运载器本体上，用于对运载器本体进行回收。
[0028]一种基于阻力舵与挂索的回收系统，包括回收网以及上述的机构：
[0029]所述机构安装在需要回收的运载器上；回收网安装在地面或海上平台上；运载器
回收过程中，所述机构挂住回收网，以实现对运载器回收。
[0030]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0031](1)使用箭上挂索机构+地面/海上网系回收平台的方式进行重复使用火箭的回收，将吸收缓冲着陆冲击的需求主要通过地面/海上网系回收平台满足，简化了箭上机构的规模、重量和复杂度，减小了运载能力损失。
[0032](2)采用了将阻力舵与挂索机构一体化的设计方式，改变了气动舵与挂索机构分别布置的设计方式，减少了气动舵与挂索机构与箭体结构的连接点，减少了箭体结构外部由于设置气动舵和挂索机构带来的凸起物，降低了对火箭气动外形的影响。
[0033](3)通过箭体结构的由壳体、舵基座、舵转轴与阻力舵组件配合，将伺服作动器安装于壳体内部，对关键驱动能源进行了有效保护，通过连杆以及舵转轴实现了对阻力舵的驱动，并通过防热壳对阻力舵的主体结构及其背后的连杆、挂索机构组件等形成了有效遮挡和保护，实现了利用阻力舵对箭体姿态的气动控制。
[0034](4)在阻力舵舵体内型面设置凹槽安装挂索机构组件，实现了挂索机构与阻力舵组件的一体化设计。将挂索机构的拦阻杆内嵌于阻力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻力舵与挂索回收一体化机构，其特征在于，包括箭体结构附件、阻力舵组件、挂索机构组件、伺服作动器；箭体结构附件安装在外部箭体结构上，用于阻力舵组件与外部箭体结构可转动连接，并对伺服作动器进行限位；阻力舵组件用于作为火箭回收过程中的气动舵，并为挂索机构组件提供容置空间；在火箭上升段紧贴外部箭体结构；挂索机构组件用于在火箭回收过程中挂住外部回收部件；伺服作动器用于驱动阻力舵组件展开。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述伺服作动器安装在外部箭体结构内，连杆传动方式驱动阻力舵组件运动。3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述箭体结构附件包括舵基座、舵转轴、伺服作动器基座、伺服作动器限位支架，舵基座成对安装在外部箭体结构外表面上，为阻力舵组件提供了安装的基座；舵转轴与舵基座连接，为阻力舵组件提供展开转动的转轴；伺服作动器基座安装在外部箭体结构内，为伺服作动器提供安装基础；伺服作动器限位支架用于对伺服作动器进行限位。4.根据权利要求3所述的机构，其特征在于，所述伺服作动器限位支架为抱箍状支架，可限制伺服作动器除轴向以外方向的位移。5.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述阻力舵组件包括舵体、防热壳、连杆、第一销轴、第二销轴；舵体的内型面与外部箭体结构外表面匹配，防热壳贴合于舵体外表面；连杆的两端通过第一销轴、第二销轴分别连接伺服作动器和舵体。6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，所述舵体内型面设计有多处凹槽，用于容纳挂索机构组件。7.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，火箭完成回收后，防热壳可更换。8.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述伺服作动器通过连杆可驱动阻力舵组件的舵体转动，改变舵体与外部箭体结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辰，张希，田建东，肖耘，宋征宇，杨帆，张宏剑，于兵，胡振兴，章凌，乐晨，陈献平，马红鹏，郭嘉，谢珏帆，周天送，李虹，续堃，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：