CN111174646A - 火箭整流罩回收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种火箭整流罩回收系统及方法，属于火箭子级回收技术领域，本发明提供的火箭整流罩回收系统，包括：减速系统，包括设置在整流罩上的可控翼伞和反推装置；控制系统，用于控制所述可控翼伞和反推装置的运行；空中抓取系统，包括飞行器，所述飞行器具有用于对整流罩实施空中抓取的机械臂；本发明的火箭整流罩回收系统中，在空中对整流罩的抓取，无需再在地面进行接收，空中的抓取相对于其他的接收方式有更好的机动性，能够保证整流罩的安全着落，保证整流罩的二次使用。

Description

火箭整流罩回收系统及方法
技术领域
本发明涉及运载火箭技术领域，具体涉及一种火箭整流罩回收系统及方法。
背景技术
火箭整流罩由高强度、轻质、耐高温，且无线电透波性强的材料制成，位于运载火箭的顶部，在保持火箭气动外形的同时，给有效载荷航天器披上坚固的铠甲。
火箭升空前，整流罩在地面保护航天器，保证航天器对温度、湿度、洁净度的要求。火箭升空穿过大气层时，整流罩可以使航天器免受气动力和气动热影响以致损伤。运载火箭飞出大气层后，整流罩将沿箭体纵向分成两半并被抛开，完成它的使命，返回地面。整流罩返回过程指的是沿其飞行轨道直接进入、或者离开它原来发行的轨道沿转变后的轨道进入地球的大气层，并通过大气层中的大气减速，安全降落在地球上的过程。
对于中、大型体积火箭来说，整流罩尺寸大，工艺要求高，价格不菲，有回收和重复使用价值。其中运载火箭整流罩回收是利用航天器再入返回技术解决整流罩分离、大气层再入、安全着陆、回收和重复使用问题，因此回收技术相当复杂，它与整流罩分离后的返回过程和飞行轨道密切相关。
现有技术中的整流罩的回收，整流罩在海上成功回收和再使用的只有美国SpaceX公司，利用史蒂文先生方案，史蒂文先生方案也即翼伞+船只张网捕获方案。
但是在整流罩的海上溅水着陆时，由于海水的阻力较大，当需要接收船移动去接收整流罩时，其接收船的机动性比较差，耗费动力较多。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的整流罩的海上接收船的机动性较差、耗费动力较多的缺陷，从而提供一种火箭整流罩回收系统及方法。
本发明提供的一种火箭整流罩回收系统，包括：
减速系统，包括设置在整流罩上的可控翼伞和反推装置；
控制系统，用于控制所述可控翼伞和反推装置的运行；
空中抓取系统，具有用于对整流罩实施空中抓取的机械臂。
作为优选方案，所述可控翼伞在所述整流罩的端头和锥段之间、柱段的尾部处均设置有抓取部。
作为优选方案，所述反推装置采用高压惰性气体进行反推减速。
作为优选方案，所述飞行器为直升机。
本发明提供的一种火箭整流罩回收方法，包括以下步骤：
整流罩和火箭本体分离后进入返回轨道；
整流罩进入大气层内后，打开整流罩上的可控翼伞，通过可控翼伞控制整流罩的滑翔；
在空中，通过反推装置对整流罩进行减速；
通过飞行器抓取位于空中的整流罩。
作为优选方案，所述飞行器对整流罩实施抓取之前，通过所述反推装置使所述整流罩在空中悬停。
作为优选方案，所述飞行器采用机械臂对整流罩实施空中抓取。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的火箭整流罩回收系统，包括：减速系统、控制系统和空中抓取系统；控制系统控制可控翼伞和反推装置对整流罩进行减速，当到达一定高度后，通过飞行器对整流罩在空中进行抓取；在空中对整流罩的抓取，无需再在地面进行接收，空中的抓取相对于其他的接收方式有更好的机动性，能够保证整流罩的安全着落，保证整流罩的二次使用。
2.本发明提供的火箭整流罩回收系统，
所述可控翼伞在所述整流罩的端头和锥段之间、柱段的尾部处均设置有抓取部；在整流罩上设置有多个抓取部，保证在抓取的过程中，整流罩处于平衡状态。
3.本发明提供的火箭整流罩回收系统，为了使得整流罩在被飞机抓取的过程中，处于一个相对稳定或者悬停的状态，在整流罩上设置有反推装置，所述反推装置采用高压惰性气体进行反推减速，使得不会对直升机产生较大的冲击和扰动，对整流罩进行动力学和姿态控制，提高抓取的可靠性和成功率。
4.本发明提供的火箭整流罩回收系统，所述飞行器为直升机，所述直升机具有快速机动性的特点，可以对整流罩进行空中抓取。
5.本发明提供的火箭整流罩回收方法，使用上述所述的火箭整流罩回收系统，因此具有上述所述的任一项的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的直升机抓取整流罩的结构示意图。
图2为本发明的整流罩的结构示意图。
图3本发明的可控翼伞与所述整流罩的结构示意图。
附图标记说明：
1、端头；2、锥段；3、第一柱段；4、第二柱段；5、直升机；6、可控翼伞。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供的一种火箭整流罩回收系统，包括：减速系统、控制系统和空中抓取系统；
所述减速系统包括设置在整流罩上的可控翼伞6和反推装置；
如图2、3所示，所述可控翼伞6在所述整流罩的端头1和锥段2、之间，柱段的尾端均设置有抓取部A，所述柱段包括第一柱段3和第二柱段4。
所述反推装置设置在半个整流罩的质心附近，提供反推作用力和力矩，所述反推作用装置可为液体火箭发动机或冷气喷管，所述喷气口位于整流罩壁上。
所述控制系统，用于控制所述可控翼伞和反推装置的运行。
如图1所示，所述空中抓取系统，包括飞行器，优选为直升机5，所述直升机5具有用于对整流罩实施空中抓取的机械臂，所述机械臂含有多个爪子或指头，可以灵活伸张和握紧。
根据上述所述的火箭整流罩的回收系统，还提供了一种火箭整流罩回收方法，包括以下步骤：
第一步，在火箭满足抛弃整流罩的条件后，按照计算机指令，整流罩和火箭本体进行分离，分离后，整流罩进入到返回轨道。
第二步，当整流罩进入到大气层后，打开整流罩上的可控翼伞，同时，整流罩上还设置有控制系统，控制系统控制可控翼伞的执行机构，调整可控翼伞，以实现可控翼伞控制整流罩的滑翔方向和速度的问题。之所以选择可控翼伞，是由于可控翼伞不仅具有很好的减速功能，而且还能克服普通降落伞随风飘的弱点，从而实现对整流罩的控制。
第三步，在空中，通过反推装置对整流罩进行减速。
第四步，当整流罩处于悬停状态时，直升机5抓取整流罩的抓取点B。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种火箭整流罩回收系统，其特征在于，包括：
减速系统，包括设置在整流罩上的可控翼伞和反推装置；
控制系统，用于控制所述可控翼伞和反推装置的运行；
空中抓取系统，包括飞行器，所述飞行器具有用于对整流罩实施空中抓取的机械臂。
2.根据权利要求1所述的火箭整流罩回收系统，其特征在于，
所述可控翼伞(6)在所述整流罩的端头(1)和锥段(2)之间、柱段的尾部处均设置有抓取部。
3.根据权利要求1所述的火箭整流罩回收系统，其特征在于，所述反推装置采用高压惰性气体进行反推减速。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的火箭整流罩回收系统，其特征在于，所述飞行器为直升机(5)。
5.一种火箭整流罩回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
整流罩和火箭本体分离后进入返回轨道；
整流罩进入大气层内后，打开整流罩上的可控翼伞，通过可控翼伞控制整流罩的滑翔；
在空中，通过反推装置对整流罩进行减速；
通过飞行器抓取位于空中的整流罩。
6.根据权利要求5所述的火箭整流罩回收方法，其特征在于，所述飞行器对整流罩实施抓取之前，通过所述反推装置使所述整流罩在空中悬停。
7.根据权利要求5所述的火箭整流罩回收方法，其特征在于，所述飞行器采用机械臂对整流罩实施空中抓取。
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