CN113008088B - 一种运载火箭反推装置及运载火箭 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运载火箭反推装置及运载火箭。反推装置包含用于沿液体火箭周向表面均匀设置的多个反推结构，反推结构包含反推小火箭和设置在反推小火箭外部的罩体。反推小火箭通过固定架与液体火箭一子级的表面固定；罩体包含具有卡接件的封头和具有配合件的身部。封头通过卡接件与配合件配合，使得封头与身部紧密连接。封头远离卡接件的另一端用于通过支撑件固定在液体火箭一子级的表面。液体火箭一子级和液体火箭二子级连接段之间的爆炸螺栓引爆后，反推小火箭点火，产生的压力将封头从身部推离，反推小火箭使液体火箭一子级获得反推力，以便液体火箭一子级和液体火箭二子级快速分离。

Description

一种运载火箭反推装置及运载火箭

技术领域

本发明涉及液体火箭分离技术领域，尤其涉及运载火箭反推装置及运载火箭。

背景技术

随着航天产业的快速发展，火箭领域所涉及的各项技术也实现了突飞猛进。

现有的运载器的反推小火箭大都安装在一级箱间段，采用外置式安装。外置式安装最大的难点在于在一、二级分离前反推小火箭需要依靠整流罩保护，以免受到气动加热干扰。在一二级分离瞬间，反推整流罩需要能快速打开，以使小火箭能够有效工作。

亟需提供一种运载火箭反推装置，设计合理，结构稳定，可以使得液体火箭一二级快速分离，提高分离的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种运载火箭反推装置及运载火箭结构，具有设计合理，结构稳定，可以使得液体火箭一二级快速分离，提高分离的可靠性。

本发明的提供一种运载火箭反推装置，包含用于沿液体火箭一子级周向表面均匀设置的多个反推结构，其中，

所述反推结构包含反推小火箭和设置在所述反推小火箭外部的罩体；所述反推小火箭通过固定架与液体火箭一子级的表面固定；所述罩体包含具有卡接件的封头和具有配合件的身部，所述封头通过卡接件与配合件配合，使得所述封头与所述身部紧密连接，所述封头远离所述卡接件的另一端用于通过支撑件固定在液体火箭一子级的表面；所述身部用于与液体火箭一子级的表面固定连接，彼此卡接的所述身部、所述封头与液体火箭一子级的表面构成限定所述反推小火箭的空间；

液体火箭一子级和液体火箭二子级连接段之间的爆炸螺栓引爆后，所述反推小火箭点火，在所述空间产生的压力将所述封头从所述身部推离，所述反推小火箭使液体火箭一子级获得反推力，以便液体火箭一子级和液体火箭二子级快速分离。

进一步的，每个所述反推结构至少包含两个所述反推小火箭，且沿所述液体火箭一子级周向表面并排设置。

进一步的，所述反推小火箭的喷头靠近液体火箭二子级一侧，且向远离所述液体火箭一子级的外侧延伸。

进一步的，所述喷头轴线与液体火箭一子级轴线之间的夹角为A，且满足10°≤A≤20°。

进一步的，所述卡接件为设置在所述封头靠近所述身部位置的固定条孔，所述配合件为设置在所述身部对应位置的弹性件，所述弹性件在所述身部内侧相对于所述身部内表面凸出设置，在所述身部内侧，所述封头通过所述固定条孔挂接在所述弹性件实现与所述身部的卡接。

进一步的，所述弹性件包含外延部和U型部，所述外延部对称设置在所述U型部开口侧的两端，且向远离所述U型部中心一侧延伸。

进一步的，所述封头包括带有弧度的平板和弯弧部；所述平板的内侧通过支撑件贴合地设置在所述液体火箭一子级的外表面，所述平板的外侧和所述弯弧部的一端连接，且所述弯弧部的另一端与所述身部彼此卡接，所述弯弧部与所述液体火箭一子外表面的形状匹配。

进一步的，所述平板与所述液体火箭一子级表面紧贴的一侧向与所述弯弧部连接的一侧倾斜，且倾斜面与反推小火箭的喷头轴线相互垂直。

进一步的，所述支撑件的截面为L型，所述支撑件包含一体成型的第一支撑体和第二支撑体，所述第一支撑体的上表面与所述平板的下表面紧贴，所述第二支撑体一侧与所述液体火箭一子级表面紧贴，且所述第二支撑体远离所述第一支撑体的一端至少设有两个凹部，所述凹部用于通过螺栓固定在所述液体火箭一子级表面，以实现对所述支撑件的固定，且所述凹部向所述液体火箭二子级一侧下凹。

另外，本发明还提供一种运载火箭结构，包含上述任意一项运载火箭反推装置的特征。

本发明实施例提供的运载火箭反推装置，包含用于沿液体火箭一子级周向表面均匀设置的多个反推结构，且所述反推结构由反推小火箭和设置在所述反推小火箭外部的罩体组成。其中罩体由具有卡接件的封头和具有配合件的身部组成，通过所述封头通过卡接件与配合件配合。液体火箭一子级和液体火箭二子级连接段之间的爆炸螺栓引爆后，反推小火箭点火，由于所述封头与所述身部卡接连接，反推小火箭产生的高压气体可以快速将封头推开。在封头被推离罩体后，反推小火箭的喷头直接置于外部，使得液体火箭一子级快速获得反推力，以便液体火箭一子级和液体火箭二子级快速分离。

此外，由于身部与液体火箭一子级的表面固定连接，可以避免身部出现位移移动，进而避免身部因与反推小火箭接触而造成反推小火箭的损坏，从而保证反推小火箭的安全使用。整个结构具有设计合理，结构稳定，可以使得液体火箭一二级快速分离，提高分离的可靠性。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明实施例中运载火箭反推装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中封头的主视图；

图3为本发明实施例中封头的左视图；

图4为本发明实施例中封头的立体图；

图5为本发明实施例中身部的主视图；

图6为本发明实施例中身部的左视图；

图7为本发明实施例中身部的仰视图；

图8为本发明实施例中弹性件的主视图；

图9为本发明实施例中封头与身部连接的部分结构图；

图10为本发明实施例中支撑件的俯视图；

图11为本发明实施例中支撑件的左视图；

图12为本发明实施例中支撑件的立体图；

图13为本发明实施例中封头与身部连接的立体图；

图14为本发明实施例中支撑体与封头连接的示意图；

图15为本发明实施例中凸起条与封头的主视图；

图16为本发明实施例中凹槽与身部的主视图；

图17为本发明实施例中部分凹槽的立体图；

图18为本发明实施例中凸起条的立体图。

附图标记说明：

1液体火箭一子级 2反推小火箭

3封头 4身部

5固定条孔 6弹性件

7液体火箭二子级 8喷头

9平板 10弯弧部

11第一支撑体 12第二支撑体

13凹部 14外延部

15U型部 16支撑件

17凸起条 18凹槽

19固定台 20弹簧

21支撑片

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

申请人发现，反推小火箭在点火后产生的高压气体可以通过推动反推整流罩上的端盖，使端盖打开，以便反推小火箭的火焰从通孔排出。通过对整流罩的打开式端盖研究，认为这种反推整流罩的设计存在较大的安全隐患，甚至可能导致火箭分离失败。一方面，反推小火箭在点火后产生的高压气体只能从通孔排出，使得高压气体不能快速从反推整流罩排出，反推效率被严重损耗，进而会影响一二级快速分离。另一方面，部分高压气体会对反推整流罩内进行冲击，使得反推整流罩发生变形，进而会造成反推小火箭固定不牢固产生倾斜，从而导致推力线偏移，导致发生一二级碰撞事故。

本发明的部分实施例采用一种组合式的外置抛罩构型，采用了双发单罩模式，同时也优化整流罩封头的分离结构方式。这种结构的优点是结构紧凑，不过多占用壳段外壁空间，特别是极大的提升了反推火箭的分离效率，分离可靠性高。

本发明的一个方面提供了一种运载火箭反推装置。如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图12和图13所示，反推装置包含用于沿液体火箭一子级1周向表面均匀设置的多个反推结构。其中，反推结构包含反推小火箭2和设置在反推小火箭2外部的罩体。反推小火箭2通过固定架与液体火箭一子级1的表面固定。罩体包含具有卡接件的封头3和具有配合件的身部4，封头3通过卡接件与配合件配合，使得封头3与身部4紧密连接，封头3远离卡接件的另一端用于通过支撑件16固定在液体火箭一子级1的表面。身部4用于与液体火箭一子级1的表面固定连接，彼此卡接的身部4、封头3与液体火箭一子级1的表面构成限定反推小火箭2的空间。

液体火箭一子级1和液体火箭二子级7连接段之间的爆炸螺栓引爆后，反推小火箭2点火，在空间产生的压力将封头3从身部4推离，反推小火箭2使液体火箭一子级1获得反推力，以便液体火箭一子级1和液体火箭二子级7快速分离。

具体的说，该种运载火箭反推装置，包含用于沿液体火箭一子级1周向表面均匀设置的多个反推结构，且反推结构由反推小火箭2和设置在反推小火箭2外部的罩体组成。而罩体由具有卡接件的封头3和具有配合件4的身部组成，通过封头3通过卡接件与配合件配合，方便彼此固定及分离。

当液体火箭一子级1和液体火箭二子级7连接段之间的爆炸螺栓引爆后，在反推小火箭2点火后，由于封头3与身部4卡接连接，反推小火箭2产生的高压气体可以快速将封头3推开，从而封头3整体地从身部脱落，反推小火箭2的喷头置于外部，反推小火箭的反推火焰充分地转化为一、二子级火箭之间的分离力，即使得液体火箭一子级1快速获得反推力，液体火箭一子级1和液体火箭二子级7实现快速分离。由于身部4与液体火箭一子级1的表面固定连接，可以避免在反推小火箭施加反推力的时候，身部4出现位移移动，进而避免身部4因与反推小火箭2接触而造成反推小火箭2的损坏，从而保证反推小火箭2的安全使用。整个结构具有设计合理，特别是封头的整体脱落，可以确保反推小火箭的反推力的效率，且分离过程中保持结构稳定，进而实现液体火箭一、二级的快速分离，提高分离的可靠性。

需要指出的是，如图1、图2、图3和图4所示，为了便于罩体快速打开，同时减少罩体的设置(如果每个小火箭对应一个罩体，罩体的增加会造成液体火箭一子级表面空间的减少，同时由于罩体占据空间大，火箭发射时，会造成阻力增加)，使得液体火箭一、二级快速分离，例如，每个反推结构至少包含两个反推小火箭2，且沿液体火箭一子级1周向表面并排设置。在实际应用时，一台反推小火箭2点燃产生的高压气体就可以将封头推开，而通过两个反推小火箭2可以避免单点失效的同时，使得液体火箭一子级1获取更大的推力，进而确保液体火箭一、二级的可靠分离。

为了避免反推小火箭2点燃时从喷头产生的高温火焰灼烧到液体火箭二子级7表面，例如，反推小火箭2的喷头靠近液体火箭二子级7一侧，且向远离火箭一子级1的外侧延伸。

另外，当喷头轴线与液体火箭一子级1轴线之间的夹角为40°时，反推小火箭2在点燃后，可以保证液体火箭一子级1受力均匀，以便加快与液体火箭二级7的分离。经过大量的仿真实验，喷头轴线与液体火箭一子级1轴线之间的夹角为A，当满足10°≤A≤20°时，不仅保证液体火箭一子级1受到均匀的推力，而且还可以提供足够且适当的分离推力，将封头3与身部4分离，进而加快液体火箭一、二级的分离。

此外，如图1、图2、图3、图4、图8、图9、图10和图11所示，为了方便封头3与身部4的连接和分离，例如，卡接件为设置在封头靠近身部位置的固定条孔5，配合件为设置在身部对应位置的弹性件6。例如，弹性件6在身部内侧相对于身部4内表面凸出设置，在身部4内侧，封头3通过固定条孔5挂接在弹性件6实现与身部4的卡接。

进一步说明的是，在本实施方式中，如图8和图9所示，为了方便弹性件6的固定和伸缩，例如，弹性件6包含外延部14和U型部15，外延部14对称设置在U型部15开口侧的两端，且向远离U型部15中心一侧延伸。另外，外延部14可以通过螺栓固定在身部上。当弹性件6在身部内侧相对于身部4内表面凸出设置，在身部4内侧，封头3通过固定条孔5挂接在弹性件6实现与身部4的卡接。

当封头3一端进入身部4后，进入身部4的一端沿身部的内侧向下移动(远离二子级的一侧)，当与U型部15接触后，将U型部15的凸起的部位向远离一子级轴线一侧下压，当固定条孔5与U型部15刚好相匹配后，U型部15恢复(即向靠近一子级轴线一侧弹起)，使得U型部15与固定条孔5卡接在一起。而U型部15的设计方便发生形变(可以伸缩)。另外，为了保证弹性件6结构稳定，将外延部14和U型部15两者连接紧密，例如，两者可以采用一体成型设计。

另外，如图1、图2、图3、图4和图5所示，为了方便封头拥有足够的空间容纳反推小火箭2，例如，封头3包括带有弧度的平板9和弯弧部10。平板9的内侧通过支撑件贴合地设置在液体火箭一子级1的外表面，平板9的外侧和弯弧部10的一端连接，且弯弧部10的另一端与身部4彼此卡接，弯弧部10与液体火箭一子级1外表面的形状匹配。

为了便于封头3脱离，例如，平板9与液体火箭一子级1表面紧贴的一侧向与弯弧部10连接的一侧倾斜。例如，倾斜面与反推小火箭2的喷头轴线相互垂直，可以增加喷头喷出的高压气体与倾斜面的接触面积，进而增加平板受力，从而可以使得封头快速脱落，便于液体火箭一、二级的分离。

需要说明的是，图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图12和图14所示，为了避免封头3上部(靠近液体火箭二子级7端)发生形变，同时避免封头3出现位移移动，例如，可以通过支撑件16对其支撑。在本实施方式中，例如，支撑件16的截面为L型，支撑件16包含一体成型的第一支撑体11和第二支撑体12，第一支撑体11的上表面与平板9的下表面紧贴(可以通过螺栓将两者固定在一起)，第二支撑体12一侧与液体火箭一子级1表面紧贴，且第二支撑体12远离第一支撑体11的一端至少设有两个凹部13，凹部13用于通过螺栓固定(凹部13插入螺栓的螺柱，螺柱用于支撑第二支撑体12)在液体火箭一子级1表面，以实现对支撑件16的固定，且凹部13向液体火箭二子级7一侧下凹。凹部13用于通过螺栓固定(凹部13插入螺栓的螺柱，螺柱一端与液体火箭一子级1螺纹连接，螺柱用于支撑第二支撑体12以实现对支撑件16的固定，可保证封头被固定牢固，避免其发生径向运动(即凹部13的开口端向下移动贯穿螺柱，远离火箭一子级1位于螺栓上的螺帽用于限定凹部径向移动)，使得第二支撑体12位于火箭一子级1与螺帽之间，在封头分离时第二支撑体12可以沿轴向自由移动)。例外，为了保证封头3上部与火箭一子级表面1之间连接紧密，例如，可以通过粘结剂对两者的间隙处进行粘接。

另外，图1、图2、图3、图15、图16、图17和图18所示，为了方便封头与身部进行安装，提高安装的精度，例如，在封头与身部靠近的一侧表面上设有对称的凸起条17，身部设有配合凸起条17的凹槽18，封头与身部安装时，凸起条17沿凹槽18内壁移动。为了对凸起条17进行限位，例如，在凹槽18内部设有固定台19。进一步说明，由于液体火箭起飞过程中，封头对身部的压力变大，即凸起条17与固定台19之间压力增加，可能出现凸起条17与固定台19破损，为了避免凸起条17与固定台19相互挤压，保证凸起条与固定台的完好，例如在固定台19上设有弹簧20(沿凹槽内壁方向自由伸缩)和支撑片21(为半圆板结构)。应用时，凸起条17一端抵接在支撑片21的上表面(安装时，由于凸起条17和支撑片21接触时会产生弹力，便于操作人员快速判断凸起条17和支撑片21是否接触)，为了避免弹簧20出现脱落，便于弹簧的应用，例如，弹簧20的两端分别与固定台和支撑片焊接。为了方便安装，同时避免操作人员在安装过程中被凸起条17表面划伤，例如，凸起条远离封头表面一侧为弯弧结构。

另外，本发明还提供一种运载火箭，包含上述任意一项运载火箭反推装置的特征。

本申请以上为液体火箭的子级分离进行说明，但根据本申请技术方案的远离可知，多级固体火箭、导弹的分离，也可以采用本申请的结构，且仍然属于本申请预保护的范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种运载火箭反推装置，其特征在于，包含用于沿液体火箭一子级周向表面均匀设置的多个反推结构，其中，

所述反推结构包含反推小火箭和设置在所述反推小火箭外部的罩体；所述反推小火箭通过固定架与液体火箭一子级的表面固定；所述罩体包含具有卡接件的封头和具有配合件的身部，所述封头通过卡接件与配合件配合，使得所述封头与所述身部紧密连接，所述封头远离所述卡接件的另一端用于通过支撑件固定在液体火箭一子级的表面；所述身部用于与液体火箭一子级的表面固定连接，彼此卡接的所述身部、所述封头与液体火箭一子级的表面构成限定所述反推小火箭的空间；

液体火箭一子级和液体火箭二子级连接段之间的爆炸螺栓引爆后，所述反推小火箭点火，在所述空间产生的压力将所述封头从所述身部推离，所述反推小火箭使液体火箭一子级获得反推力，以便液体火箭一子级和液体火箭二子级快速分离。

2.根据权利要求1所述的运载火箭反推装置，其特征在于，每个所述反推结构至少包含两个所述反推小火箭，且沿所述液体火箭一子级周向表面并排设置。

3.根据权利要求2所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述反推小火箭的喷头靠近液体火箭二子级一侧，且向远离所述液体火箭一子级的外侧延伸。

4.根据权利要求3所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述喷头轴线与液体火箭一子级轴线之间的夹角为A，且满足10°≤A≤20°。

5.根据权利要求1所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述卡接件为设置在所述封头靠近所述身部位置的固定条孔，所述配合件为设置在所述身部对应位置的弹性件，所述弹性件在所述身部内侧相对于所述身部内表面凸出设置，在所述身部内侧，所述封头通过所述固定条孔挂接在所述弹性件实现与所述身部的卡接。

6.根据权利要求5所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述弹性件包含外延部和U型部，所述外延部对称设置在所述U型部开口侧的两端，且向远离所述U型部中心一侧延伸。

7.根据权利要求1所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述封头包括带有弧度的平板和弯弧部；所述平板的内侧通过支撑件贴合地设置在所述液体火箭一子级的外表面，所述平板的外侧和所述弯弧部的一端连接，且所述弯弧部的另一端与所述身部彼此卡接，所述弯弧部与所述液体火箭一子外表面的形状匹配。

8.根据权利要求7所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述平板与所述液体火箭一子级表面紧贴的一侧向与所述弯弧部连接的一侧倾斜，且倾斜面与反推小火箭的喷头轴线相互垂直。

9.根据权利要求7所述的运载火箭反推装置，其特征在于，所述支撑件的截面为L型，所述支撑件包含一体成型的第一支撑体和第二支撑体，所述第一支撑体的上表面与所述平板的下表面紧贴，所述第二支撑体一侧与所述液体火箭一子级表面紧贴，且所述第二支撑体远离所述第一支撑体的一端至少设有两个凹部，所述凹部用于通过螺栓固定在所述液体火箭一子级表面，以实现对所述支撑件的固定，且所述凹部向所述液体火箭二子级一侧上凹。

10.一种运载火箭，其特征在于，包含权利要求1-9任意一项所述的运载火箭反推装置。

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