CN117963174A - 一种飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器，涉及飞行器领域，以解决着陆缓冲装置成本高及支腿解锁方式安全性低的问题。该装置包括供气装置、第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构，供气装置通过两个可控阀门组件分别与展开控制机构和解锁机构连接，展开控制机构和解锁机构均与支腿连接。当装置为预展开模式。该飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器用于进行飞行器着陆。

Description

一种飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器。

背景技术

为了降低航天器的成本，越来越多的国家开始研究可重复使用航天器。航天器的可重复使用的重要环节是对航天器进行回收，航天器回收过程中，着陆是回收过程的最后一个步骤，也是决定回收成功与否的关键所在。

现阶段，飞行器着陆缓冲装置往往采用液压、电动等作动的进行支腿的解锁和展开，该着陆缓冲装置的较为复杂，增加了制作成本以及维护成本。其次，若采用火工品将着陆支腿与箭体间的分离，则会在分离过程中产生冲击载荷，严重时会引起飞行器失事等事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器着陆缓冲装置、飞行器着陆控制系统和飞行器，用于以较低的成本进行支腿的解锁和展开，且在解锁过程中无需采用火工品进行分离，提高了安全性。

为了实现上述目的，本发明提供一种飞行器着陆缓冲装置，包括：

供气装置、第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构，所述供气装置的出口通过所述第一可控阀门组件与所述气动展开控制机构的进口连接，所述供气装置的出口通过所述第二可控阀门组件与所述气动解锁机构的进口连接，所述气动展开控制机构和所述气动解锁机构均与飞行器支腿连接，所述气动展开控制机构用于对所述飞行器支腿提供展开力，所述气动解锁机构用于分离所述飞行器支腿与飞行器本体；

当所述飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式时，若所述气动展开控制机构的气压小于预设气压时，所述第一可控阀门组件处于导通状态，所述第二可控阀门组件处于关闭状态；若所述气动展开控制机构的气压大于等于所述预设气压时，所述第一可控阀门组件和所述第二可控阀门组件均处于关闭状态；

当所述飞行器着陆缓冲装置处于支腿展开模式时，所述第一可控阀门组件处于关闭状态，所述第二可控阀门组件处于导通状态，所述飞行器支腿脱离所述气动解锁机构。

与现有技术相比，本发明提供的飞行器着陆缓冲装置中包括供气装置、第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构，其中，供气装置的出口通过第一可控阀门组件与气动展开控制机构的进口连接，而气动展开控制机构与飞行器支腿连接，因此，当第一可控阀门组件处于导通状态时，气体从供气装置的出口沿着第一可控阀门组件通入气动展开控制机构的进口，并对该气动展开控制机构进行增压，以提高对飞行器支腿提供的展开力。当飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式时，若气动展开控制机构的气压小于预设气压时，第一可控阀门组件处于导通状态，第二可控阀门组件处于关闭状态，在此过程中，气体从供气装置的出口沿着第一可控阀门组件通入气动展开控制机构的进口，并对其进行持续增压，以使气动展开控制机构具有足以展开飞行器支腿的展开力。若气动展开控制机构的气压大于等于预设气压时，第一可控阀门组件和第二可控阀门组件均处于关闭状态，以停止对气动展开控制机构的增压操作。当飞行器着陆缓冲装置处于支腿展开模式时，第一可控阀门组件处于关闭状态，第二可控阀门组件处于导通状态，由于气动展开控制机构和气动解锁机构均与飞行器支腿连接，当气体从供气装置的出口沿着第二可控阀门组件通入气动解锁机构的进口后，飞行器支腿脱离气动解锁机构，此时，气动展开控制机构能够对脱离后的飞行器支腿提供展开力，使得飞行器支腿完成展开操作，以便飞行器安全着陆。

不同于现有技术中采用液压、电动等作动方式对飞行器支腿进行解锁和展开，本发明提供的飞行器着陆缓冲装置仅将气体作为动力源，采用气动展开控制机构和气动解锁机构对飞行器支腿进行解锁和展开，简化了飞行器着陆缓冲装置的结构，减少了制作成本以及后续的维护成本。同时，在气动解锁机构对飞行器支腿进行解锁的过程中不会产生冲击载荷，有利于提高飞行器着陆的安全性。

本发明还提供一种飞行器着陆控制系统，包括：上述的飞行器着陆缓冲装置，所述飞行器着陆缓冲装置包括第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构；

控制器以及与所述控制器通信连接的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述气动展开控制机构的气压；

当所述飞行器着陆控制系统发出增压指令时，若所述控制器获取到所述气动展开控制机构的气压小于预设气压时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件处于导通状态，以及控制所述第二可控阀门组件处于关闭状态；

若所述控制器获取到所述气动展开控制机构的气压大于等于预设气压时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件和所述第二可控阀门组件均处于关闭状态；

当所述飞行器着陆控制系统发出支腿展开指令时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件处于关闭状态，以及控制所述第二可控阀门组件处于导通状态，所述飞行器支腿脱离所述气动解锁机构。

本发明还提供一种飞行器，包括上述的飞行器着陆控制系统。

与现有技术相比，本发明提供的一种飞行器着陆控制系统和飞行器的有益效果与上述的飞行器着陆缓冲装置的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本实施例中飞行器着陆缓冲装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的器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公开的限制。

需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本公开中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

现阶段，飞行器着陆缓冲装置往往采用液压、电动等作动的进行支腿的解锁和展开，该着陆缓冲装置的较为复杂，增加了制作成本以及维护成本。其次，若采用火工品将着陆支腿与箭体间的分离，则会在分离过程中产生冲击载荷，严重时会引起飞行器失事等事故。

为了解决上述问题，本发明提供一种飞行器着陆缓冲装置，能够以较低的成本进行支腿的解锁和展开，且在解锁过程中无需采用火工品进行分离，提高了安全性。图1示出了本实施例中飞行器着陆缓冲装置的结构示意图。如图1所示，该飞行器着陆缓冲装置包括：供气装置100、第一可控阀门组件200、第二可控阀门组件300、飞行器支腿400、气动展开控制机构500以及气动解锁机构600，其中，供气装置100的出口通过第一可控阀门组件200与气动展开控制机构500的进口连接，供气装置100的出口通过第二可控阀门组件300与气动解锁机构600的进口连接，气动展开控制机构500和气动解锁机构600均与飞行器支腿连接，气动展开控制机构500用于对飞行器支腿400提供展开力，气动解锁机构600用于分离飞行器支腿400与飞行器本体。

可以理解的是，如图1所示，当飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式时，若气动展开控制机构500的气压小于预设气压时，第一可控阀门组件200处于导通状态，第二可控阀门组件300处于关闭状态。在此过程中，气体从供气装置100的出口沿着第一可控阀门组件200通入气动展开控制机构500的进口，并对其进行持续增压，以使气动展开控制机构500具有足以展开飞行器支腿的展开力。若气动展开控制机构500的气压大于等于预设气压时，第一可控阀门组件200和第二可控阀门组件300均处于关闭状态，以停止对气动展开控制机构500的增压操作。

当飞行器着陆缓冲装置处于支腿展开模式时，第一可控阀门组件200处于关闭状态，第二可控阀门组件300处于导通状态，由于气动展开控制机构500和气动解锁机构600均与飞行器支腿400连接，当气体从供气装置100的出口沿着第二可控阀门组件300通入气动解锁机构600的进口后，飞行器支腿400脱离气动解锁机构600，此时，气动展开控制机构500能够对脱离后的飞行器支腿400提供展开力，使得飞行器支腿400完成展开操作，以便飞行器安全着陆。应理解，本发明应先对供气装置进行充气后才可完成后续步骤。

不同于现有技术中采用液压、电动等作动方式对飞行器支腿进行解锁和展开，本发明提供的飞行器着陆缓冲装置仅将气体作为动力源，采用气动展开控制机构和气动解锁机构对飞行器支腿进行解锁和展开，简化了飞行器着陆缓冲装置的结构，减少了制作成本以及后续的维护成本。同时，在气动解锁机构对飞行器支腿进行解锁的过程中不会产生冲击载荷，有利于提高飞行器着陆的安全性。

在一种可选的方式中，如图1所示，本实施例中的气动展开控制机构500包括多个第一孔板501和多个的弹性展开机构502，供气装置100的出口通过第一可控阀门组件200分别与各个弹性展开机构502的进口连接，每个第一孔板501设在第一可控阀门组件200的出口与对应的弹性展开机构502之间。当飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式，并且气动展开控制机构500的气压小于预设气压时，第一可控阀门组件200处于导通状态，气体从第一可控阀门组件200的出口流出，沿着设在第一可控阀门组件200出口与对应的弹性展开机构502之间第一孔板501通入对应的弹性展开机构502中，使得弹性展开机构502处于压缩状态。可以理解的是，每个第一孔板501的孔径的大小能够限制流入对应的弹性展开机构502的气体的流速，降低了因气体流速过大导致气动展开控制机构500内温度过热的几率，提高了飞行器着陆缓冲装置的稳定性和使用寿命。应理解，本实施例中的第一孔板501的孔径可以根据实际情况进行调整，在此不做限定。

示例性的，每个第一孔板为节流孔板，用于限制对应的弹性展开机构的气压，以维持气动展开控制机构内的压力平衡。

在实际应用中，飞行器支腿的数量为多个，每个飞行器支腿与对应的弹性展开机构连接。当飞行器着陆缓冲装置处于支腿展开模式时，飞行器支腿脱离气动解锁机构，处于压缩状态的弹性展开机构对该飞行器支腿施加作用力，推动支腿运动，完成支腿的展开。但是受到风向等环境因素的影响，单个飞行器支腿存在无法正常打开的风险，为了克服该问题，在第一可控阀门组件出口与每个弹性展开机构之间设有第一孔板，由于第一孔板的孔径较小，气流通过第一孔板后气体压力变大，降低了已完成展开操作的弹性展开机构内的气流通入未完成展开操作的弹性展开机构内的几率。同时，由于已完成展开操作的弹性展开机构内的气压相对较小，使得未完成展开操作的弹性展开机构内的气流能够沿着第一孔板通入其他已完成展开操作的弹性展开机构内，以降低该完成展开操作的弹性展开机构内的气压，从而维持了气动展开控制机构内的压力平衡，使得各个飞行器支腿均可顺利完成展开操作。应理解，第一孔板的孔径可以根据实际情况进行调整，在此不作限定。

在一种可选的方式中，如图1所示，本实施例中的气动解锁机构600包括多个解锁分离结构602，供气装置100的出口通过第二可控阀门组件300分别与各个解锁分离结构602的进口连接。本实施例中的气动解锁机构600还包括至少一个第二孔板601，第二可控阀门组件300与解锁分离结构602之间的管路开设有至少一个限压孔，第二孔板601设在限压孔上，能够在第二可控阀门组件300发生泄漏时，使得通入气动解锁机构600内的气流沿着第二孔板601的开孔流出，降低了气动解锁机构600提前分离飞行器支腿400与飞行器本体的几率。

示例性的，第二孔板到气动解锁机构的进口的距离小于每个气动解锁机构到气动解锁机构的进口的距离。当飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式时，若第二可控阀门组件发生泄漏，气体在通入气动解锁机构的进口后，能够沿着第二孔板的开孔流出，降低了气动解锁机构提前分离飞行器支腿与飞行器本体的几率，保证在第二可控阀门组件的开度为最大前，气动解锁机构内的压力无法完成解锁操作。

在一种可选的方式中，如图1所示，本实施例中的第一可控阀门组件200包括多个第一可控阀门201，各个第一可控阀门201之间并联连接，供气装置100的出口通过各个第一可控阀门201分别与气动展开控制机构500的进口连接，用于控制气动展开控制机构500的开启和关闭，使得飞行器着陆缓冲装置在支腿预展开模式时，降低由于第一可控阀门201无法正常打开而导致无法对气动展开控制机构500进行增压操作的几率，提高了飞行器着陆缓冲装置的稳定性。若某个第一可控阀门201出现故障，则可以启用未发生故障的第一可控阀门201，以保证支腿预展开模式的顺利进行。

示例性的，如图1所示，本实施例中的第二可控阀门组件300包括多个第二可控阀门301，各个第二可控阀门301之间并联连接，供气装置100的出口通过第二可控阀门301分别与各个解锁分离结构602的进口连接，使得飞行器着陆缓冲装置在支腿展开模式时，降低由于第二可控阀门301无法正常打开而导致无法利用气动解锁机构600进行解锁操作的几率，提高了飞行器着陆缓冲装置的稳定性。此外，本实施例中第二可控阀门组件300与第一可控阀门组件200之间并联连接，因此技术人员可以根据实际需要分别调整第二可控阀门组件300与第一可控阀门组件200的开闭状态。

在实际应用中，为了对供气装置进行供气，需要利用系统供气并在该供气管路上设置对应的可控阀门。因此，当供气装置的气压值大于等于预设气压值时，该可控阀门处于关闭状态。当供气装置的气压值小于预设气压值时，该可控阀门处于导通状态。

本发明还提供一种飞行器着陆控制系统，该系统包括：上述的飞行器着陆缓冲装置、控制器以及与控制器通信连接的压力传感器，其中，飞行器着陆缓冲装置包括的第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构均与所述控制器通信连接，压力传感器用于检测气动展开控制机构的气压。

当飞行器着陆控制系统发出增压指令时，若控制器获取到气动展开控制机构的气压小于预设气压时，控制器控制第一可控阀门组件处于导通状态，以及控制第二可控阀门组件处于关闭状态；

若控制器获取到气动展开控制机构的气压大于等于预设气压时，控制器控制第一可控阀门组件和第二可控阀门组件均处于关闭状态；

当飞行器着陆控制系统发出支腿展开指令时，控制器控制第一可控阀门组件处于关闭状态，以及控制第二可控阀门组件处于导通状态，飞行器支腿脱离气动解锁机构。

示例性的，本实施例中的飞行器着陆控制系统还包括与控制器通信连接温度传感器，该温度传感器用于检测气动展开控制机构的温度。若控制器获取到气动展开控制机构的温度大于预设温度时，控制器控制第一可控阀门组件减小开度，从而限制流经第一可控阀门组件的气体的流速，降低了因气体流速过大导致气动展开控制机构内温度过热的几率，提高了飞行器着陆缓冲装置的稳定性和使用寿命。

本发明还提供一种飞行器，该飞行器包括上述的飞行器着陆控制系统，能够以较低成本完成飞行器支腿着陆，保证飞行器的安全运行。

以上所述，仅为本发明的具体施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，包括：供气装置、第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构，所述供气装置的出口通过所述第一可控阀门组件与所述气动展开控制机构的进口连接，所述供气装置的出口通过所述第二可控阀门组件与所述气动解锁机构的进口连接，所述气动展开控制机构和所述气动解锁机构均与飞行器支腿连接，所述气动展开控制机构用于对所述飞行器支腿提供展开力，所述气动解锁机构用于分离所述飞行器支腿与飞行器本体；

当所述飞行器着陆缓冲装置处于支腿预展开模式时，若所述气动展开控制机构的气压小于预设气压时，所述第一可控阀门组件处于导通状态，所述第二可控阀门组件处于关闭状态；若所述气动展开控制机构的气压大于等于所述预设气压时，所述第一可控阀门组件和所述第二可控阀门组件均处于关闭状态；

当所述飞行器着陆缓冲装置处于支腿展开模式时，所述第一可控阀门组件处于关闭状态，所述第二可控阀门组件处于导通状态，所述飞行器支腿脱离所述气动解锁机构。

2.根据权利要求1所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，所述气动展开控制机构包括多个第一孔板和多个的弹性展开机构，所述供气装置的出口通过所述第一可控阀门组件分别与各个所述弹性展开机构的进口连接，每个所述第一孔板设在所述第一可控阀门组件的出口与对应所述弹性展开机构之间。

3.根据权利要求2所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，每个所述第一孔板为节流孔板，用于限制对应所述弹性展开机构的气压。

4.根据权利要求1所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，所述第一可控阀门组件包括多个第一可控阀门，各个所述第一可控阀门之间并联连接，所述供气装置的出口通过各个所述第一可控阀门分别与所述气动展开控制机构的进口连接，用于控制所述气动展开控制机构的开启和关闭。

5.根据权利要求1所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，所述气动解锁机构包括多个解锁分离结构，所述供气装置的出口通过所述第二可控阀门组件分别与各个所述解锁分离结构的进口连接；所述气动解锁机构还包括至少一个第二孔板，所述第二可控阀门组件与所述解锁分离结构之间的管路开设有至少一个限压孔，所述第二孔板设在所述限压孔上。

6.根据权利要求5所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，所述第二孔板到所述气动解锁机构的进口的距离小于每个所述解锁分离结构到所述气动解锁机构的进口的距离。

7.根据权利要求1~6任一项所述的飞行器着陆缓冲装置，其特征在于，所述第二可控阀门组件包括多个第二可控阀门，各个所述第二可控阀门并联连接，所述供气装置的出口通过各个所述第二可控阀门分别与各个所述气动解锁机构的进口连接，用于控制所述气动解锁机构的解锁和关闭。

8.一种飞行器着陆控制系统，其特征在于，包括：

权利要求1~7任一项所述飞行器着陆缓冲装置；

控制器；所述飞行器着陆缓冲装置包括的第一可控阀门组件、第二可控阀门组件、飞行器支腿、气动展开控制机构以及气动解锁机构均与所述控制器通信连接；

以及与所述控制器通信连接的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述气动展开控制机构的气压；

当所述飞行器着陆控制系统发出增压指令时，若所述控制器获取到所述气动展开控制机构的气压小于预设气压时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件处于导通状态，以及控制所述第二可控阀门组件处于关闭状态；

若所述控制器获取到所述气动展开控制机构的气压大于等于预设气压时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件和所述第二可控阀门组件均处于关闭状态；

当所述飞行器着陆控制系统发出支腿展开指令时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件处于关闭状态，以及控制所述第二可控阀门组件处于导通状态，所述飞行器支腿脱离所述气动解锁机构。

9.根据权利要求8所述的飞行器着陆控制系统，其特征在于，所述飞行器着陆控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器通信连接，用于检测所述气动展开控制机构的温度；

若所述控制器获取到所述气动展开控制机构的温度大于预设温度时，所述控制器控制所述第一可控阀门组件减小开度。

10.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求8~9任一项所述的飞行器着陆控制系统。