CN102717901B - 分离式多器组合火星探测器结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多器组合火星探测器结构，包括小型进入器、环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、大口径高增益天线、小容量贮箱、桁架适配器、推进器本体。还提供相应的形成方法。本发明满足小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、太阳翼等部件的安装和使用要求，兼顾与运载接口适应性，具有机动能力更强、并行研制、组合安装、研制周期短、通用性、扩展性好等技术特点。本发明可以应用到火星探测任务中，也可以应用于具有类似任务要求的金星、小行星等其他深空探测任务的飞行器。

Description

分离式多器组合火星探测器结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种多器组合探测器结构，尤其可以应用到火星探测任务中，也可以应用于具有类似任务要求的金星、小行星等其他深空探测任务的飞行器，具体地，涉及一种多器组合火星探测器结构及其形成方法。

背景技术

火星是航天深空探测领域的重要探测对象，主要的探测形式有飞越、环绕、着陆等多种方式。针对我国火星探测任务，以多器组合方式设计火星探测飞行器结构，需携带小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、太阳翼等部件，兼顾环绕和着陆两种探测方式，适应火星、金星等探测任务需要。

发明内容

本发明提出一种适用于我国火星探测的多器组合探测器结构。

根据本发明的一个方面，提供一种多器组合火星探测器结构，包括小型进入器、环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、大口径高增益天线、小容量贮箱、桁架适配器、推进器本体，其中：

小型进入器通过爆炸螺栓连接于环绕器本体顶板；

大尺寸高分辨率相机通过螺栓安装于环绕器本体侧板；

大口径高增益天线通过螺栓连接并压紧于环绕器本体侧板上，用于发射后择机展开；

太阳翼通过螺栓连接并压紧于环绕器本体侧板，用于发射后择机展开；

小容量贮箱通过双法兰固定于环绕器本体底板上；

大容量贮箱通过单法兰安装于推进器本体的中间贮箱安装板上；

高压气瓶通过箍带安装于推进器本体外部蒙皮上；

主发动机通过支架对称安装于推进器本体底部；

桁架适配器设置在环绕器本体与推进器本体之间。

优选地，其具体为一种主要由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器和上端为圆锥形的小型进入器组成的结构，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接。

优选地，探测器本体包络尺寸为φ3.6m×3.2m；推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为φ2.3m×1.3m、1.4m×1.4m×1.5m、φ0.76m×0.38m。

优选地，推进器携带大容量贮箱5，环绕器携带小容量贮箱9，分离后具备二次轨道机动的能力。

为保证环绕器本体2的质心在纵轴上，六面体的侧板包括依次连接的第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板；大尺寸高分辨率相机3和大口径高增益天线8分别安装在对称的第一侧板和第三侧板；太阳翼4采用双翼，分别安装在第二侧板和第四侧板，为减小光压力矩，两翼面积相等；

根据本发明的另一个方面，还提供一种多器组合火星探测器结构的形成方法，包括如下步骤：

步骤一：将大容量贮箱、高压气瓶、主发动机、推进器本体组装成推进器；

步骤二：将环绕器本体、大尺寸高分辨率相机、太阳翼、大口径高增益天线、小容量贮箱和桁架适配器组装成环绕器；

步骤三：在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上；

步骤四：在步骤三的基础上，将进入器组装于环绕器与推进器组合体上，形成所述多器组合火星探测器结构。

更为具体地，在本发明的一个优选的实施方式中，根据本发明提供的结构由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器和上端为圆锥形的小型进入器组成，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接。

探测器本体包络尺寸为φ3.6m×3.2m；推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为φ2.3m×1.3m、1.4m×1.4m×1.5m、φ0.76m×0.38m；

推进器围绕大容量贮箱、高压气瓶、主发动机等主要部件设计，由环绕器控制，完成调姿、变轨、制动等推进功能，将携带的环绕器和进入器送入火星预定轨道，之后择机分离。从下到上受与运载接口、贮箱数量与尺寸、与环绕器接口约束，最终设计成碟形。

环绕器为保证质心在纵轴上，大尺寸高分辨率相机和大口径高增益天线分别安装于对称的侧板；太阳翼采用双翼，分别安装在侧板，为减小光压力矩，两翼面积相等。其携带小容量贮箱，与推进器分离后具有二次轨道机动的能力。

进入器为保证足够的安装空间，并确保质心同轴，安装于环绕器的顶板，进入火星预定轨道后择机分离，分离前由环绕器控制，分离后自行控制。

本发明采用以上方法，设计一种火星探测器结构，完全满足小型进入器、大尺寸高分辨率相机、大口径高增益天线、大容量贮箱、小容量贮箱、太阳翼等部件的安装和使用要求，由多器组合而成，具有机动能力更强、并行研制、组合安装、研制周期短、通用性、扩展性好等技术特点。

附图说明

图1是发射状态结构。

图2是飞行状态结构。

具体实施方式

如图1所示，所述多器组合火星探测器结构包括小型进入器1、环绕器本体2、大尺寸高分辨率相机3、太阳翼4、大容量贮箱5、高压气瓶6、主发动机7、大口径高增益天线8、小容量贮箱9、桁架适配器10、推进器本体11。

小型进入器1通过爆炸螺栓连接于环绕器本体2顶板。

大尺寸高分辨率相机3通过螺栓安装于环绕器本体2侧板。

大口径高增益天线8通过螺栓连接并压紧于环绕器本体2侧板上，发射后择机展开。

太阳翼4通过螺栓连接并压紧于环绕器本体2侧板，用于发射后择机展开。

小容量贮箱9通过双法兰固定于环绕器本体2底板上。

大容量贮箱5通过单法兰安装于推进器本体11的中间贮箱安装板上。

高压气瓶6通过箍带安装于推进器本体11外部蒙皮上。

主发动机7通过支架对称安装于推进器本体11底部。

桁架适配器10设置在环绕器本体2与推进器本体11之间。

该结构的形成过程如下；

步骤一，将大容量贮箱5、高压气瓶6、主发动机7、推进器本体11组装成推进器；

步骤二，将环绕器本体2、大尺寸高分辨率相机3、太阳翼4、大口径高增益天线8、小容量贮箱9和桁架适配器10组装成环绕器；

步骤三，在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上；

步骤四，在步骤三的基础上，将小型进入器1组装于环绕器与推进器组合体上，形成所述多器组合火星探测器结构。

Claims (3)

1.一种分离式多器组合火星探测器结构，其特征在于，包括小型进入器(1)、环绕器本体(2)、大尺寸高分辨率相机(3)、太阳翼(4)、大容量贮箱(5)、高压气瓶(6)、主发动机(7)、大口径高增益天线(8)、小容量贮箱(9)、桁架适配器(10)、推进器本体(11)，其中：

小型进入器(1)通过爆炸螺栓连接于环绕器本体(2)顶板；

大尺寸高分辨率相机(3)通过螺栓安装于环绕器本体(2)侧板；

大口径高增益天线(8)通过螺栓连接并压紧于环绕器本体(2)侧板上，用于发射后择机展开；

太阳翼(4)通过螺栓连接并压紧于环绕器本体(2)侧板，用于发射后择机展开；

小容量贮箱(9)通过双法兰固定于环绕器本体(2)底板上；

大容量贮箱(5)通过单法兰安装于推进器本体(11)的中间贮箱安装板上；

高压气瓶(6)通过箍带安装于推进器本体(11)外部蒙皮上；

主发动机(7)通过支架对称安装于推进器本体(11)底部；

桁架适配器(10)设置在环绕器本体(2)与推进器本体(11)之间；

所述分离式多器组合火星探测器结构，具体为一种主要由下端为碟形的推进器、中间为六面体的环绕器本体和上端为圆锥形的小型进入器组成的结构，与运载火箭采用包带连接，器间采用爆炸螺栓连接；

为保证环绕器本体(2)的质心在纵轴上，六面体的侧板包括依次连接的第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板；大尺寸高分辨率相机(3)和大口径高增益天线(8)分别安装在对称的第一侧板和第三侧板；太阳翼(4)采用双翼，分别安装在第二侧板和第四侧板，为减小光压力矩，两翼面积相等；

推进器携带大容量贮箱(5)，环绕器携带小容量贮箱(9)，分离后具备二次轨道机动的能力。

2.根据权利要求1的所述的分离式多器组合火星探测器结构，其特征在于：探测器本体包络尺寸为φ3.6m×3.2m；推进器、环绕器和进入器的本体尺寸分别为φ2.3m×1.3m、1.4m×1.4m×1.5m、φ0.76m×0.38m。

3.一种权利要求1所述的分离式多器组合火星探测器结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将大容量贮箱(5)、高压气瓶(6)、主发动机(7)、推进器本体(11)组装成推进器；

步骤二：将环绕器本体(2)、大尺寸高分辨率相机(3)、太阳翼(4)、大口径高增益天线(8)、小容量贮箱(9)和桁架适配器(10)组装成环绕器；

步骤三：在步骤一、步骤二的基础上，将环绕器组装于推进器上；

步骤四：在步骤三的基础上，将进入器(1)组装于环绕器与推进器组合体上，形成所述分离式多器组合火星探测器结构。