CN212766817U

CN212766817U - 一种近地空间探索与科学试验平台

Info

Publication number: CN212766817U
Application number: CN202021858970.2U
Authority: CN
Inventors: 王英诚; 史晓宁; 赖谋荣; 宋丽丽; 杨毅强
Original assignee: Beijing Zhongke Aerospace Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Aerospace Technology Co Ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2030-08-31

Abstract

本申请涉及宇航探索试验技术领域，尤其涉及一种近地空间探索与科学试验平台，包括：飞行运载器和有效载荷；其中，飞行运载器包括：整流罩、多功能舱、煤油贮舱、箱间段、液氧贮舱、回收承力尾段。本申请所提供的近地空间探索与科学试验平台，通过飞行运载器将有效载荷送至120～300km以上的亚轨道空间，在卡门线以上进行约150～450s的失重和探测任务后，返回发射点或指定的回收地点，大幅降低了宇航探索试验的成本。

Description

一种近地空间探索与科学试验平台

技术领域

本申请涉及宇航探索试验技术领域，尤其涉及一种近地空间探索与科学试验平台。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对近地空间环境探测和为重力环境研制等技术需求的不断提升，在大气科学、电离层、天体物理、大气预报、增材制造，宇航产品验证等领域均需要借助近地空间科学探索平台，以往工作需要通过热气球、探空火箭或人造地球卫星(或空间站)完成，在50-300公里临近空间范围内，探空火箭时重要的手段，也是其他飞行器所不能比拟的。

然而，传统的探空火箭通常为采用固体火箭发动机，具有成本高、过载大，且传统的探空火箭为一次性产品，试验样本不可以重复使用等缺点，从而导致宇航探索试验的成本较大。

因此，如何降低宇航探索试验的成本，是目前本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供了一种近地空间探索与科学试验平台，以降低宇航探索试验的成本。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种近地空间探索与科学试验平台，包括：飞行运载器和有效载荷；其中，飞行运载器包括：整流罩、多功能舱、煤油贮舱、箱间段、液氧贮舱、回收承力尾段；整流罩的下端与多功能舱的上端固定连接，并且整流罩的内部放置探空用有效载荷；多功能舱的外表面上设置有可折叠的栅格舵和喷管出口，多功能舱的内部固定有固定仪器、设备、贮箱子的安装支架，并且多功能舱的下端与煤油贮舱的上端固定连接；煤油贮舱的内部安装有煤油贮箱，通过煤油贮箱为发动机提供燃料，煤油贮舱的下端与箱间段的上端固定连接；箱间段上具有用于向煤油贮箱加注燃料、向液氧贮箱加注助燃剂的加注口，并且箱间段的下端与液氧贮舱的上端固定连接；液氧贮舱的内部安装有液氧贮箱，通过液氧贮箱为发动机提供助燃剂，并且液氧贮舱的下端和回收承力尾段上端固定连接；回收承力尾段的外壁上安装有可折叠着陆支腿，回收承力尾段的内部设置用于为飞行运载器提供动力的发动机。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，有效载荷安装于载荷支架上，有效载荷和载荷支架放置在整流罩内部，并且载荷支架的下端固定于多功能舱的上端。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，安装支架包括：多个横梁和多个纵梁，多个横梁和多个纵梁互相交叉，并且横梁的两端和纵梁的两端均与多功能舱的内壁固定。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，安装支架包括：两个横梁和两个纵梁，两个横梁、两个纵梁与多功能舱的内壁围成九宫格。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，多功能舱的周向均匀布置有四个栅格舵，每个栅格舵的上端与多功能舱的外壁铰接。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，多个喷管出口均匀的开设在多功能舱的周向上。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，箱间段开设有燃料加注口，燃料加注口与煤油贮箱通过管道连通，以为煤油贮箱加注燃料；箱间段开设有助燃剂加注口，助燃剂加注口与液氧贮箱通过管道连通，以为液氧贮箱加注助燃剂。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，回收承力尾段包括：上壳体和下壳体，发动机机架固定连接于上壳体和下壳体之间的对接面，发动机在回收承力尾段内部与发动机机架固定连接，可折叠着陆支腿在回收承力尾段的外部与发动机机架固定连接。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，每个可折叠着陆支腿包括：一个主支撑杆和两个辅支撑杆，主支撑杆为可伸缩杆，辅支撑杆为定长杆；主支撑杆的上端铰接于回收承力尾段的上壳体；两个辅支撑杆的下端铰接于回收承力尾段的下壳体，并且两个辅支撑杆的下端之间具有一定的距离；主支撑杆的下端与两个辅支撑杆的上端铰接。

如上所述的近地空间探索与科学试验平台，其中，优选的是，还包括：发射场支撑系统，发射场支撑系统包括总装厂房设备和发射场坪设备

相对上述背景技术，本申请所提供的近地空间探索与科学试验平台，通过飞行运载器将有效载荷送至120～300km以上的亚轨道空间，在卡门线以上进行约150～450s的失重和探测任务后，返回发射点或指定的回收地点，大幅降低了宇航探索试验的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的近地空间探索与科学试验平台的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的近地空间探索与科学试验平台的内部结构图；

图3是本申请实施例提供的近地空间探索与科学试验平台的飞行、着陆示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

请参阅图1、图2和图3，本申请提供了一种近地空间探索与科学试验平台，包括：飞行运载器110和有效载荷(图中未示出)；其中，飞行运载器 110包括：整流罩111、多功能舱112、煤油贮舱113、箱间段114、液氧贮舱115、回收承力尾段116。

其中，整流罩111的下端与多功能舱112的上端固定连接，并且整流罩 111的内部放置探空用有效载荷。具体的，有效载荷安装于载荷支架上，有效载荷和载荷支架放置在整流罩111内部，并且载荷支架的下端固定于多功能舱112的上端，以保证有效载荷在整流罩111内的位置固定，也就是保证有效载荷在飞行过程中位置不会发生变化。具体的，整流罩111采用钎焊铝蜂窝结构，一方面实现气动整流，另一方面实现气动承载，同时整流罩111可实现拔罩分离或平抛分离。

多功能舱112的结构为小型蒙皮结构，在多功能舱112内固定有安装支架，以通过安装支架固定仪器、设备、贮箱子等。具体的，安装支架包括多个横梁和多个纵梁，多个横梁和多个纵梁互相交叉，并且横梁的两端和纵梁的两端均与多功能舱112的内壁固定，使横梁和纵梁与多功能舱112的内壁围成多个格子空间，仪器、设备(例如：姿控喷管1123、格栅舵控制机构、冷却姿态系统气瓶1124)放置在格子空间中，与横梁、纵梁或者横梁、纵梁以及多功能舱112的内壁固定连接，实现仪器设备安装的减震降噪。优选的，安装支架包括两个横梁和两个纵梁，两个横梁、两个纵梁与多功能舱112的内壁围成九宫格。

另外，在多功能舱112的外表面上还设置有可折叠的栅格舵1121，用于在气动减速段展开，对飞行运载器110进行减速，同时进行三轴稳定姿态控制。具体的，多功能舱112的周向均匀布置有四个栅格舵1121，每个栅格舵 1121的上端与多功能舱112的外壁铰接，栅格舵1121展开时，栅格舵1121 垂直多功能舱112的外壁，栅格舵1121折回时，栅格舵1121的下端朝向多功能舱112的下端。

此外，在多功能舱112的外壁上还开设有喷管出口1122，具体的，多个喷管出口1122均匀的开设在多功能舱112的周向上。通过设置于多功能舱 112内部的滚控系统控制，由喷管出口1122向外喷出气体，进行上升段、动力减速段和垂直着陆段滚转通道的姿态控制以及无动力段(发动机117关机) 三轴稳定姿态控制。

多功能舱112的下端与煤油贮舱113的上端固定连接。煤油贮舱113的内部安装有煤油贮箱1131，通过煤油贮箱1131为发动机117提供燃料。具体的，煤油贮箱1131是通过支架固定安装于煤油贮舱113内部的，并且煤油贮箱1131与发动机117之间通过发动机输送管路1132连通。煤油贮箱1131 内置防晃板，消旋结构，光筒结构，可提供稳定出流。具体的，煤油贮箱1131 的直径为1600mm，模数为2，采用LF6材料。

煤油贮舱113的下端与箱间段114的上端固定连接，箱间段114为级间杆系结构或敞开式蒙皮桁条结构，箱间段114作为动力系统的集成总装壳段。通过箱间段114上的加注口向煤油贮舱113内的煤油贮箱1131加注燃料，还向液氧贮舱115内的液氧贮箱1151加注助燃剂。具体的，箱间段114开设有燃料加注口，燃料加注口与煤油贮箱1131通过管道连通，以为煤油贮箱1131 加注燃料；箱间段114开设有助燃剂加注口，助燃剂加注口与液氧贮箱1151 通过管道连通，以为液氧贮箱1151加注助燃剂。

箱间段114的下端与液氧贮舱115的上端固定连接。液氧贮舱115的内部安装有液氧贮箱1151，通过液氧贮箱1151为发动机117提供助燃剂。具体的，液氧贮箱1151是通过支架固定安装于液氧贮舱115内部，并且液氧贮箱1151与发动机117之间通过液氧贮箱输送管路1152连通。液氧贮箱1151 内置防晃板，消旋结构，光筒结构，可提供稳定出流。具体的，液氧贮箱1151 的直径为1600mm，模数为2，采用LF6材料。

液氧贮舱115的下端和回收承力尾段116上端固定连接。回收承力尾段 116的外壁上安装有可折叠着陆支腿1161，可折叠着陆支腿1161在飞行运载器110发射阶段处于折叠状态，在着陆阶段处于展开状态，通过可折叠着陆支腿1161的支撑，增大了飞行运载器110的着陆面积，可以实现飞行运载器 110的平稳回收。另外，回收承力尾段116的内部还设置有发动机117，用于为飞行运载器110提供动力，具体的，回收承力尾段116的内部安装有一台或多台的开式循环液氧/煤油发动机，开式循环液氧/煤油发动机具备多次启动能力，推力调节范围为60％-110％，并且通过单台开式循环液氧/煤油发动机双向摇摆实现动力上升段、动力减速段和垂直着陆段俯仰、偏航两个通道的姿态稳定控制。

在上述基础上，回收承力尾段116为飞行运载器110的结构承载基石，具体为蒙皮桁条结构，通过主梁扩散承载。具体的，回收承力尾段116分为上壳体和下壳体，其中，发动机机架118固定连接于上壳体和下壳体之间的对接面，发动机117设置于回收承力尾段116的内部，并且发动机117与发动机机架118固定连接，以支撑发动机117；可折叠着陆支腿1161在回收承力尾段116的外部与发动机机架118固定连接，以支撑可折叠着陆支腿1161。

具体的，每个可折叠着陆支腿1161包括：一个主支撑杆11611和两个辅支撑杆11612，主支撑杆11611为可伸缩杆，辅支撑杆11612为定长杆；主支撑杆11611的上端铰接于回收承力尾段116的上壳体；两个辅支撑杆11612 的下端铰接于回收承力尾段116的下壳体，并且两个辅支撑杆11612的下端之间具有一定的距离；主支撑杆11611的下端与两个辅支撑杆11612的上端铰接。这样，当可折叠着陆支腿1161的主支撑杆11611缩短时，辅支撑杆11612的上端随着主支撑杆11611的下端向上缩而向上升起，从而使得主支撑杆11611和辅支撑杆11612均贴合在回收承力尾段116的外表面上，实现可折叠着陆支腿1161折叠；当可折叠着陆支腿1161的主支撑杆11611伸长时，辅支撑杆11612的上端随着主支撑杆11611的下端向下伸长而向下落下，从而使得主支撑杆11611和辅支撑杆11612均远离回收承力尾段116的外表面，实现可折叠着陆支腿的展开。在此基础上，为了保证着陆的可靠性，在主支撑杆11611上还设置有缓冲器119，以保证在着陆时，主支撑杆11611 能够进行进行程度的缓冲。

在上述基础上，本申请提供的近地空间探索与科学试验平台，还包括：发射场支撑系统(图中未示出)，发射场支撑系统包括总装厂房设备和发射场坪设备。总装厂房设备仍采用常规架车吊具，发射场坪设备包含加注设备和转运起竖设备，转运起竖采用简易的半挂牵引车载起竖装置，简单快速起竖，加注采用车载撬装燃料贮存，车载撬装挤压输送和过冷设备，所有设备均采用半挂牵引车载方式，实现发射支持整体快速转载、快速起竖。

本申请提供的近地空间探索与科学试验平台，通过飞行运载器将有效载荷送至120～300km以上的亚轨道空间，在卡门线以上进行约150～450s的失重和探测任务后，返回发射点或指定的回收地点，大幅降低了宇航探索试验的成本。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请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申请。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，本申请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申请内。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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，包括：飞行运载器和有效载荷；其中，飞行运载器包括：整流罩、多功能舱、煤油贮舱、箱间段、液氧贮舱、回收承力尾段；

整流罩的下端与多功能舱的上端固定连接，并且整流罩的内部放置探空用有效载荷；

多功能舱的外表面上设置有可折叠的栅格舵和喷管出口，多功能舱的内部固定有固定仪器、设备、贮箱子的安装支架，并且多功能舱的下端与煤油贮舱的上端固定连接；

煤油贮舱的内部安装有煤油贮箱，通过煤油贮箱为发动机提供燃料，煤油贮舱的下端与箱间段的上端固定连接；

箱间段上具有用于向煤油贮箱加注燃料、向液氧贮箱加注助燃剂的加注口，并且箱间段的下端与液氧贮舱的上端固定连接；

液氧贮舱的内部安装有液氧贮箱，通过液氧贮箱为发动机提供助燃剂，并且液氧贮舱的下端和回收承力尾段上端固定连接；

回收承力尾段的外壁上安装有可折叠着陆支腿，回收承力尾段的内部设置用于为飞行运载器提供动力的发动机。

2.根据权利要求1所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，有效载荷安装于载荷支架上，有效载荷和载荷支架放置在整流罩内部，并且载荷支架的下端固定于多功能舱的上端。

3.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，安装支架包括：多个横梁和多个纵梁，多个横梁和多个纵梁互相交叉，并且横梁的两端和纵梁的两端均与多功能舱的内壁固定。

4.根据权利要求3所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，安装支架包括：两个横梁和两个纵梁，两个横梁、两个纵梁与多功能舱的内壁围成九宫格。

5.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，多功能舱的周向均匀布置有四个栅格舵，每个栅格舵的上端与多功能舱的外壁铰接。

6.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，多个喷管出口均匀的开设在多功能舱的周向上。

7.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，箱间段开设有燃料加注口，燃料加注口与煤油贮箱通过管道连通，以为煤油贮箱加注燃料；箱间段开设有助燃剂加注口，助燃剂加注口与液氧贮箱通过管道连通，以为液氧贮箱加注助燃剂。

8.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，回收承力尾段包括：上壳体和下壳体，发动机机架固定连接于上壳体和下壳体之间的对接面，发动机在回收承力尾段内部与发动机机架固定连接，可折叠着陆支腿在回收承力尾段的外部与发动机机架固定连接。

9.根据权利要求8所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，每个可折叠着陆支腿包括：一个主支撑杆和两个辅支撑杆，主支撑杆为可伸缩杆，辅支撑杆为定长杆；主支撑杆的上端铰接于回收承力尾段的上壳体；两个辅支撑杆的下端铰接于回收承力尾段的下壳体，并且两个辅支撑杆的下端之间具有一定的距离；主支撑杆的下端与两个辅支撑杆的上端铰接。

10.根据权利要求1或2所述的近地空间探索与科学试验平台，其特征在于，还包括：发射场支撑系统，发射场支撑系统包括总装厂房设备和发射场坪设备。