CN113511329B - 一种外形渐变式横向整体分离整流罩及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种外形渐变式横向整体分离整流罩及飞行器，包括整流罩本体，所述整流罩本体包括罩体、填充材料、点火电缆及用于连接飞行器的作动器，其中：所述填充材料填充在所述罩体内；所述作动器设置在所述罩体上，所述作动器用于将所述整流罩本体与飞行器进行分离；所述点火电缆设置在所述作动器上。本发明能够实现了整流罩与飞行器的可靠连接及快速分离。

Description

一种外形渐变式横向整体分离整流罩及飞行器

技术领域

本发明涉及高超声速飞行器空中分离技术领域，具体地，涉及一种外形渐变式横向整体分离整流罩及飞行器。

背景技术

整流罩是高超声速飞行器的重要结构，在巡航飞行前负责提供良好的气动外形并保护有效载荷免受外界环境的影响，当飞行器飞行到一定高度时，必须及时将整流罩分离并抛弃，以便有效载荷正常工作。

整流罩分离方式当前包括整体拔罩分离、两瓣旋转分离、两瓣平推分离、多瓣旋转分离等分离方式。整体式整流罩工作过程中刚度好、变形小，因此在高超声速飞行器中应用广泛。

飞行器的整流罩一般采用轴向整体分离的方式，分离相对运动距离长，需要导向，而且需要在整流罩上安装固体小火箭以提供分离力。在分离过程中整流罩与飞行器会存在较长的重合距离，整流罩的弹性变形与二者的相对姿态变化均会引起整流罩的安全空间减小，增加了整流罩与飞行器发生碰撞的风险。

根据运载器的任务不同，整流罩的类型各异，高速飞行器整流罩根据结构外形主要分为圆锥形、圆锥-圆柱形和圆锥-圆柱-倒锥形。随着生产技术水平的提高，锥-柱的过渡方式可由渐变的方式取代，如母线渐变的卡门头部、西尔斯-哈克旋成体等，这样的整流罩阻力更小，能提高运载能力。但由于轴对称结构的关系，该类整流罩更多地用来减少空气阻力，不能充分利用气动特性进一步提高分离的可靠性。

公开号为CN102271998A的专利公开了一种用于密封航空器的水平稳定器和机身的整流罩系统，包括配置在航空器的水平稳定器上的主整流罩，所述主整流罩稳固连接到所述水平稳定器，而所述水平稳定器相对于机身可调试，其特征在于：所述整流罩系统还包括辅助整流罩，使得主整流罩通过沿主整流罩的翼弦的方向配置的支撑件连接到水平稳定器，所述支撑件位于所述主整流罩的相对于机身的外部部分，所述辅助整流罩配置在所述支撑件的外部部分，所述辅助整流罩的目的是用于覆盖所述支撑件和为组件提供优良空气动力性能。上述发明中的整流罩在与飞行器进行分离时，分离性能不佳，且存在有与飞行器发生碰撞的风险。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种外形渐变式横向整体分离整流罩及飞行器。

根据本发明提供的一种外形渐变式横向整体分离整流罩，包括整流罩本体，所述整流罩本体包括罩体、填充材料、点火电缆及用于连接飞行器的作动器，其中：

所述填充材料填充在所述罩体内；

所述作动器设置在所述罩体上，所述作动器用于将所述罩体与飞行器进行分离；

所述点火电缆设置在所述作动器上。

优选的，还包括用于加强所述整流罩本体强度的加强组件。

优选的，所述加强组件包括加强梁和钢结构套筒，所述加强梁嵌设在所述罩体内，所述钢结构套筒设置在所述罩体上，所述作动器设置在所述钢结构套筒内。

优选的，所述作动器与所述钢结构套筒之间设置有加强垫片。

优选的，所述加强梁设置为碳纤维复合材料加强梁。

优选的，所述罩体和所述填充材料之间设置有加强筋。

优选的，所述填充材料设置为轻质高强度泡沫。

优选的，所述作动器包括发作动组件和用于连接飞行器的电起爆器，所述电起爆器设置在所述发作动组件上，所述发作动组件设置在所述罩体上，所述点火电缆连接在所述电起爆器上。

优选的，所述罩体设置为树脂罩体，所述电起爆器采用单桥钝感电起爆器。

本发明还提供一种飞行器，包括上述的外形渐变式横向整体分离整流罩。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明集成了整体式整流罩优点，横向整体分离使整流罩与飞行器分离时相对速度方向短时间达到垂直，解决了分离过程中与飞行器发生碰撞风险的问题，实现了整流罩与飞行器的可靠连接及快速分离；

2、本发明的整流罩于飞行器下方，采用外形渐变的设计方式，使整流罩在分离过程中利用空气动力最大程度地远离飞行器，提高了分离的可靠性；

3、本发明对飞行器在分离前提供进气道保护，分离时不干涉飞行器快速分离，分离后对飞行器气动外形影响较小，兼具较低的制造成本；

4、本发明的整流罩通过作动器产生的推力、气动力的相互作用，在分离瞬间推出一定距离，然后通过气动力使其完全分离。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩的主视图；

图2为本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩的俯视图；

图3是本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩的右侧示意图；

图4为本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩中的作动器的整体结构示意图；

图5为本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩中的作动器的左侧示意图；

图6为本发明的外形渐变式横向整体分离整流罩中的分离过程示意图。

图中示出：

罩体1

填充材料2

作动器3

点火电缆4

加强筋5

加强梁6

钢结构套筒7

加强垫片8

加强组件9

电起爆器10

发作动组件11

整流罩本体12

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1和图2，本发明提供的一种外形渐变式横向整体分离整流罩，包括整流罩本体12，整流罩本体12包括罩体1、填充材料2、点火电缆4及用于连接飞行器的作动器3，填充材料2填充在罩体1内，作动器3设置在罩体1上，作动器3用于将罩体1与飞行器进行分离，点火电缆4设置在作动器3上，在实际应用中还包括其他一些标准件。参照图3，通过作动器3产生的推力与气动力的相互作用，在整流罩本体12与飞行器分离的瞬间，作动器3将整流罩本体12推出一定距离，然后通过气动力使整馏罩本体和飞行器完全分离。

参照图2和图3，整流罩还包括用于加强所述整流罩本体12强度的加强组件9，加强组件9包括加强梁6和钢结构套筒7，加强梁6嵌设在罩体1内，钢结构套筒7设置在罩体1上，作动器3设置在钢结构套筒7内。作动器3坐落于钢结构套筒7中，钢结构套筒7成型过程中固化在罩体1内。

罩体1以树脂为基体设置为树脂罩体，以碳纤维为增强材料，在罩体1内部分布碳纤维复合材料作为加强梁6，工艺制造过程可一体化固化成型。

罩体1内部空间填充有填充材料2，填充材料2采用轻质高强度泡沫，并在填充材料2和罩体1之间的连接面处布置加强筋5。

整流罩通过调整内部填充材料2的密度、作动器3的位置及重量对整流罩重量及质心进行调节，使整流罩处于临界静稳定状态。

参整流罩在分离前外形具有外形渐变的气动特性，为进气道提供承载与保护能力。

参照图4和图5，作动器3包括发作动组件11和用于连接飞行器的电起爆器10，电起爆器10设置在发作动组件11，发作动组件11设置在罩体1上，点火电缆4连接在所述电起爆器10上。作动器3用于完成整流罩与飞行器的连接与解锁分离功能，由点火电缆4对其完成分离信号的输入。本实施例中电起爆器10采用单桥钝感电起爆器，进而节约钢结构套筒7的内部空间。

参照图2和图3，本实施例中的整流罩设置有三个不同位置的作动器3，三个作动器3同时点火，产生三点的爆炸力，与空气动力耦合，使整流罩近似平行于飞行器拉开一定距离，然后再由气利用使整流罩和飞行器动力进行完全分离。

作动器3一部分位于飞行器内部，另一部分位于罩体1内部，分离时罩体1内部分随罩体1共同分离，飞行器内部分留于飞行器内。作动器3连接飞行器的一端设置有隔热材料，作动器3与钢结构套筒7之间设置有加强垫片8，留于飞行器内部分采用防隔热材料进行热隔绝，留于罩体1内于罩体1接触部分采用加强垫片8使分离时冲击力均匀化。

本实施例中的隔热材料采用防热涂层，飞行器对应的防热涂层具有一定的弹性特性，在作动器3一定预紧力下，使罩体1内部与飞行器进行无缝接触，消除分离前罩体1内部的气动力。

整流罩的作动器3由尾推式活塞作用，分离后在分离处无突出物，在后续巡航飞行中降低气动特性与热特性的影响。

本发明还提供了一种飞行器，包括上述外形渐变式横向整体分离整流罩。

参照图6，本发明覆盖了高超声速飞行器，对其进行保护，具体功能步骤如下：

a、整流罩分离前：

在分离前，有作动器3在三点处通过预紧力连接整流罩与飞行器，在飞行器在弹性防热涂层的预紧力作用下，整流罩内部无气动力产生，整流罩本身外形渐变，在分离前具有良好的气动特性，此时作动器3承受气动力与预紧力双重作用。

b、整流罩分离过程：

点火电缆4位于飞行器内部，采用电起爆模式大大节约内部空间，控制系统给予点火信号，点火电缆4同时点燃作动器3，此时蒸馏罩和飞行器开始分离。

首先三个作动器3内部炸药爆炸，产生推力推动活塞，进而推动推杆，推杆作动力根据整流罩质量质心进行设计，使罩体1能够近似于平行与飞行器分离，当整流罩与飞行器分离产生间隙后，内部瞬时充满空气，整流罩内侧结构外形瞬间建立向外的推力，与作动器3产生的推力一起加速整流罩分离。

整流罩质量通过内部轻质高强度泡沫进行调节，使在整流罩在分离过程中，罩体1处理临界静稳定状态，推出一定距离后，整流罩的姿态再不可控分离。

本发明集成了整体式整流罩优点，横向整体分离使整流罩与飞行器分离时相对速度方向短时间达到垂直，解决了分离过程中与飞行器发生碰撞风险的问题，实现了整流罩与飞行器的可靠连接及快速分离。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，包括整流罩本体(12)，所述整流罩本体(12)包括罩体(1)、填充材料(2)、点火电缆(4)及用于连接飞行器的作动器(3)，其中：

所述填充材料(2)填充在所述罩体(1)内；

所述作动器(3)设置在所述罩体(1)上，所述作动器(3)用于将所述罩体(1)与飞行器进行分离；

所述点火电缆(4)设置在所述作动器(3)上；

还包括用于加强所述整流罩本体(12)强度的加强组件(9)；

所述加强组件(9)包括加强梁(6)和钢结构套筒(7)，所述加强梁(6)嵌设在所述罩体(1)内，所述钢结构套筒(7)设置在所述罩体(1)上，所述作动器(3)设置在所述钢结构套筒(7)内；

采用外形渐变的设计方式，通过作动器(3)产生的推力与气动力的相互作用，在整流罩本体(12)与飞行器分离的瞬间，作动器(3)将整流罩本体(12)推出一定距离，然后通过气动力使整流罩本体(12)和飞行器完全分离；

整流罩分离前，作动器(3)在三点处通过预紧力连接整流罩与飞行器，在预紧力作用下，整流罩内部无气动力产生，整流罩本身外形渐变，在分离前具有良好的气动特性，此时作动器(3)承受气动力与预紧力双重作用；

整流罩分离时，控制系统给予点火信号，点火电缆(4)同时点燃作动器(3)，三个作动器(3)内部炸药爆炸，作动器(3)使罩体(1)能够平行于飞行器分离，当整流罩与飞行器分离产生间隙后，内部瞬时充满空气，整流罩内侧结构外形瞬间建立向外的推力，与作动器(3)产生的推力一起加速整流罩分离。

2.根据权利要求1所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述作动器(3)与所述钢结构套筒(7)之间设置有加强垫片(8)。

3.根据权利要求1所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述加强梁(6)设置为碳纤维复合材料加强梁。

4.根据权利要求1所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述罩体(1)和所述填充材料(2)之间设置有加强筋(5)。

5.根据权利要求1所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述填充材料(2)设置为轻质高强度泡沫。

6.根据权利要求1所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述作动器(3)包括发作动组件(11)和用于连接飞行器的电起爆器(10)，所述电起爆器(10)设置在所述发作动组件(11)上，所述发作动组件(11)设置在所述罩体(1)上，所述点火电缆(4)连接在所述电起爆器(10)上。

7.根据权利要求6所述的外形渐变式横向整体分离整流罩，其特征在于，所述罩体(1)设置为树脂罩体，所述电起爆器（10）采用单桥钝感电起爆器。

8.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的外形渐变式横向整体分离整流罩。

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