CN109911252A - 一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，可使可重复使用运载火箭上升段气动外形不受影响，提升可重复使用运载火箭的运载性能。该发明由四组垂直着陆支撑结构组成，每组垂直着陆支撑结构包括分离火箭壳体、着陆腿、伸缩杆、支撑脚、液压控制装置、导轨、锁紧机构。在运载火箭上升段，着陆腿、伸缩杆、支撑脚、液压控制装置收缩于分离火箭壳体内。在回收着陆过程中，分离火箭壳体、着陆腿在液压控制装置作用下向下展开，从而实现运载火箭垂直着陆的稳定支撑。本发明提出了一种新的可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑结构设计方案，实现在不影响原有运载火箭箭体气动外形的条件下，对运载火箭箭体稳定、可靠的垂直着陆支撑，并可多次使用，具有一定的实用价值。

Description

一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构

技术领域

本发明涉及一种可重复使用运载火箭回收领域，具体是一种新型的不影响运载火箭上升段气动外形的可伸缩式运载火箭垂直回收着陆支撑机构。

背景技术

垂直起降可重复使用运载火箭基于成熟的运载火箭技术，增设着陆装置，可实现运载火箭的垂直回收，回收后的运载火箭经过简单的维护与推进剂补充，可以迅速投入下一次发射中，从而实现运载火箭的重复使用，垂直起降可重复使用运载火箭可大幅降低运载火箭单次飞行成本，是航天运载火箭发展的重要方向。着陆机构是运载火箭垂直降落回收的关键和核心部件，为运载火箭在回收平面稳定着陆提供支撑，并在下一次发射前收起，实现可重复使用。

美国太空探索技术公司猎鹰9火箭在2016年成功实现一级运载火箭软着陆，从而开创了运载火箭垂直回收的历史，其回收着陆机构位于一级运载火箭发动机壳体外部，结构简单，但影响火箭整体气动外形。星际荣耀空间科技公司在CN 108674697 A专利中提出在一级运载火箭发动机底部安装八组侧翼和着陆腿，并采用安定面容纳着陆腿的方案，但这种方法着陆腿数量较多，质量较大，影响火箭的运载性能。本发明提出一种新型的不影响运载火箭上升段气动外形的可伸缩式运载火箭垂直回收着陆支撑机构，提升可重复使用运载火箭整体性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，以解决现有的着陆机构成本高，对火箭气动外形影响大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，由四组垂直着陆支撑结构组成，对称安装于运载火箭一级发动机底部。包括分离火箭壳体、着陆腿、伸缩杆、支撑脚、液压控制装置、导轨、锁紧机构，所述分离火箭壳体上端与导轨头部以铰链连接，所述液压控制装置上端与着陆腿以铰链连接，所述液压控制装置下端与运载火箭箭体下端以固定铰链连接。

在运载火箭上升段，垂直着陆支撑结构收缩于箭体内部，该分离火箭壳体与火箭整体外壳相独立，但与火箭整体外壳完全紧密贴合，共同构成完整的圆柱形箭体，不影响火箭上升飞行过程中的气动外形。

在回收着陆过程中，当回收运载火箭箭体接近地面着陆场时，分离火箭壳体、着陆腿在液压控制装置作用下向下展开，分离火箭壳体上端沿导轨滑至锁紧机构后锁紧，支撑脚在伸缩杆控制下伸出，着陆腿、液压控制装置与箭体之间为三角构型，实现运载火箭垂直着陆的稳定支撑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，与外置式着陆支撑安装方法相比，本发明提出的方法不影响运载火箭上升飞行过程中的气动外形，保护着陆腿免受高温气流烧蚀，提高运载火箭发射和垂直着陆回收可靠性，同时采用液压控制，结构简单，加工方便，成本低，且设置多组着陆支撑机构，可以提高着陆稳定性。

附图说明

图1为本发明的垂直着陆支撑结构展开状态时侧面结构示意图。

图2为本发明的垂直着陆支撑结构展开状态时箭体俯视图。

图3为本发明的垂直着陆支撑结构收拢状态时箭体侧面结构示意图。

图中：1-分离火箭壳体、2-着陆腿、3-伸缩杆、4-支撑脚、5-液压控制装置、6-导轨、7-锁紧机构

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的说明，具体如下：

请参阅图1，本实施例主要是由四组垂直着陆支撑结构组成，对称安装于运载火箭一级发动机底部。其中，每组支撑机构均包括分离火箭壳体1、着陆腿2、伸缩杆3、支撑脚4、液压控制装置5、导轨6、锁紧机构7。分离火箭壳体1的上端与导轨6头部以铰链连接，液压控制装置5上端与着陆腿2以铰链连接，液压控制装置5下端与运载火箭箭体下端以固定铰链连接。其中，运载火箭箭体内部设有导轨6，当着陆机构处于收拢状态时，分离火箭壳体1、着陆腿2、伸缩杆3、支撑脚4和液压控制装置5收缩于导轨6内。着陆腿2的下端安装有伸缩杆3，伸缩杆3的下端安装有支撑脚4。

本发明的工作原理是：运载火箭发射时，分离火箭壳体1、着陆腿2、伸缩杆3、支撑脚4、液压控制装置5完全缩回至箭体内，并由分离火箭壳体1紧密覆盖，分离火箭壳体1与火箭整体外壳完全紧密贴合，共同构成完整的圆柱形箭体，不影响运载火箭气动外形；运载火箭垂直着陆回收时，分离火箭壳体1、着陆腿2、伸缩杆3、支撑脚4在液压控制装置5的作用下向下展开，使火箭壳体上端沿导轨6滑至锁紧机构7并锁紧，同时支撑脚4伸出固定。

对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，由四组垂直着陆支撑结构组成，对称安装于运载火箭一级发动机底部。包括分离火箭壳体、着陆腿、伸缩杆、支撑脚、液压控制装置、导轨、锁紧机构，所述分离火箭壳体上端与导轨头部以铰链连接，所述液压控制装置上端与着陆腿以铰链连接，所述液压控制装置下端与运载火箭箭体下端以固定铰链连接。

2.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，其特征在于：在运载火箭上升段，垂直着陆支撑结构收缩于箭体内部，该分离火箭壳体与火箭整体外壳相独立，但与火箭整体外壳完全紧密贴合，共同构成完整的圆柱形箭体，不影响火箭上升飞行过程中的气动外形。

3.根据权利要求1所述的可重复使用运载火箭垂直着陆回收支撑机构，其特征在于：在回收着陆过程中，当回收运载火箭箭体接近地面着陆场时，分离火箭壳体、着陆腿在液压控制装置作用下向下展开，分离火箭壳体上端沿导轨滑至锁紧机构后锁紧，支撑脚在伸缩杆控制下伸出，着陆腿、液压控制装置与箭体之间为三角构型，实现运载火箭垂直着陆的稳定支撑。