CN220153405U - 一种用于可回收火箭的展开翼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于可回收火箭的展开翼装置，涉及航空航天技术领域，该用于可回收火箭的展开翼装置，通过设置在一级火箭内部的气动解锁部件，其被装配为一级火箭与一级火箭脱离后，解锁心轴以使套接在其上的展开翼转轴转动，释放部件，其被装配为气动解锁部件使心轴解锁后，将展开翼推出展开，到位锁紧部件，其被装配为在展开翼展开到位后，对展开翼和展开翼转轴进行锁紧，解决现有的伺服机构锁定方式需要在伺服系统内部设计电机锁，一方面会增大伺服系统体积，不利于在空间约束强的火箭中使用；另一方面，其锁定的可靠性低于机械式的锁定方案，易出现不可靠锁定和展开的问题，并且机械式拔销器为火工品结构，解锁不可测试的问题。

Description

一种用于可回收火箭的展开翼装置

技术领域

本实用新型涉及航空航天技术领域，具体为一种用于可回收火箭的展开翼装置。

背景技术

舰载机折叠机翼，依靠折叠机构和锁紧机构来完成折叠。在停放状态，折叠作动筒推动外侧活动翼面，绕转轴向上折翻；当进入飞行准备，作动筒将活动翼面放下展平，用锁紧机构将活动翼面锁紧。现代导弹多采用箱/筒式发射，采用折叠式翼面。当导弹发射后，折叠翼面在展开机构的作用下自动展开到位，并由锁定装置进行可靠锁定，为导弹飞行提供气动力，同时保证导弹飞行过程中的稳定性与操纵性。

以Falcon9为代表的可回收火箭，采用折叠栅格舵，即火箭上升过程中锁定栅格舵，避免带来不利于火箭飞行的气动力，而下降过程中则打开栅格舵，并主动控制栅格舵转动，提供火箭姿态控制所需的气动力。栅格舵锁定采用伺服机构锁定方式，即通过在伺服系统内部设计电机锁，通过电控手段锁定伺服作动器内部的电机，使得电机不能转动，进而实现舵面的锁定，根据需要在特定的时间点打开电机锁，随后由伺服机构将折叠翼展开，并对舵面转角实施控制。

基于机械式拔销器的飞行器舵面或翼面锁定原理为在锁定状态，通过将拔销器的销轴插入至舵面或翼面的销孔中，利用销轴实现对舵面或翼面的约束；解锁时，为拔销器设计电气驱动信号，拔销器中的换能元将电能转化为热能，引燃始发装药，经过输出装药能量放大，最终产生高温高压气体进入拔销器的容腔内，推动销轴剪断止动销的限制，克服加载在销轴上的载荷，使销轴回缩。销轴在回缩规定距离后，由止退结构锁定，实现解除锁定过程不可逆。拔销器销轴缩回后，舵面或翼面的约束解除，可以受控进行自由转动。

但是现有的伺服机构锁定方式需要在伺服系统内部设计电机锁，一方面会增大伺服系统体积，不利于在空间约束强的火箭中使用；另一方面，其锁定的可靠性低于机械式的锁定方案，易出现不可靠锁定和展开的问题，并且机械式拔销器为火工品结构，解锁不可测试。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于可回收火箭的展开翼装置，具备展开翼初始锁定、推出释放及到位锁定机构均为机械结构，不采用伺服机构，动作可靠性得到提高，展开翼初始锁定为机械气动结构，不采用火工品，测试性得到提高的优点，以解决现有的伺服机构锁定方式需要在伺服系统内部设计电机锁，一方面会增大伺服系统体积，不利于在空间约束强的火箭中使用；另一方面，其锁定的可靠性低于机械式的锁定方案，易出现不可靠锁定和展开的问题，并且机械式拔销器为火工品结构，解锁不可测试的问题。

为实现展开翼初始锁定、推出释放及到位锁定机构均为机械结构，不采用伺服机构，动作可靠性得到提高，展开翼初始锁定为机械气动结构，不采用火工品，测试性得到提高的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于可回收火箭的展开翼装置，包括可与二级火箭脱离的一级火箭，还包括：设置在所述一级火箭内部的心轴，以及设置在所述一级火箭内部的气动解锁部件，其被装配为一级火箭与一级火箭脱离后，解锁所述心轴以使套接在其上的展开翼转轴转动；固定在所述展开翼转轴上的展开翼，以及释放部件，其被装配为气动解锁部件使所述心轴解锁后，将所述展开翼推出展开；到位锁紧部件，其被装配为在所述展开翼展开到位后，对展开翼和展开翼转轴进行锁紧。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述气动解锁部件包括与储气结构连接的电磁阀，所述电磁阀的一侧连接有气缸，所述气缸通过联轴器连接有销轴，所述储气结构包括贮箱和气瓶；所述一级火箭与一级火箭脱离后，所述电磁阀接收打开指令，以使气缸带动销轴撤回解锁，所述展开翼通过释放部件展开。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述释放部件包括设置在展开翼转轴处的扭簧以及展开翼远离展开翼转轴端部的压簧，所述压簧的一端与展开翼的表面活动连接，另一端与一级火箭固定连接；在所述销轴脱离心轴后，压簧和扭簧迫使展开翼转轴和展开翼绕心轴转动，以使在展开翼展开到位后，到位锁紧部件对展开翼锁紧。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述展开翼转轴和展开翼上均开设有到位销孔，所述到位锁紧部件设置在到位销孔处，其包括筒体，其通过固定设置在其上的安装凸台安装在一级火箭的内部，在筒体的内部弹性设置有可沿其轴线方向上运动的锁紧销；在展开翼和展开翼转轴展开到位后，所述锁紧销插入到位销孔的内部，以使展开翼和展开翼转轴固定。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述锁紧销包括导向部和抵接部，所述导向部与抵接部一体成形，所述导向部活动贯穿筒体并延伸至筒体的外部；所述抵接部与筒体之间设置有弹簧，用于使锁紧销沿筒体轴线方向运动。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述筒体的内部连接有螺母，所述螺母活动套接在导向部的表面，所述弹簧的一端与螺母的表面连接，另一端与抵接部的表面连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述抵接部表面开设有穿孔，所述穿孔的内侧壁与拨杆的表面连接，所述拨杆的一端延伸至筒体的外部。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于可回收火箭的展开翼装置，具备以下有益效果：

该用于可回收火箭的展开翼装置，通过设置在一级火箭内部的气动解锁部件，其被装配为一级火箭与一级火箭脱离后，解锁心轴以使套接在其上的展开翼转轴转动，释放部件，其被装配为气动解锁部件使心轴解锁后，将展开翼推出展开，到位锁紧部件，其被装配为在展开翼展开到位后，对展开翼和展开翼转轴进行锁紧，解决现有的伺服机构锁定方式需要在伺服系统内部设计电机锁，一方面会增大伺服系统体积，不利于在空间约束强的火箭中使用；另一方面，其锁定的可靠性低于机械式的锁定方案，易出现不可靠锁定和展开的问题，并且机械式拔销器为火工品结构，解锁不可测试的问题。

附图说明

图1为本实用新型展开翼展开过程示意图；

图2为本实用新型气动解锁部件结构示意图；

图3为本实用新型释放部件结构示意图；

图4为本实用新型到位锁紧部件结构示意图；

图5为本实用新型展开翼未到位时到位锁紧部件结构示意图；

图6为本实用新型展开翼展开到位时的结构示意图；

图7为本实用新型图6中A-A线俯视图。

图中：1、一级火箭；2、心轴；3、展开翼转轴；4、展开翼；5、电磁阀；6、气缸；7、销轴；8、扭簧；9、压簧；10、到位销孔；11、筒体；12、安装凸台；13、锁紧销；1301、导向部；1302、抵接部；14、弹簧；15、螺母；16、穿孔；17、拨杆；18、贮箱；19、气瓶。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图7，本实用新型公开了一种用于可回收火箭的展开翼装置，包括可与二级火箭脱离的一级火箭1，还包括：设置在一级火箭1内部的心轴2，以及设置在一级火箭1内部的气动解锁部件，其被装配为一级火箭1与一级火箭脱离后，解锁心轴2以使套接在其上的展开翼转轴3转动；固定在展开翼转轴3上的展开翼4，以及释放部件，其被装配为气动解锁部件使心轴2解锁后，将展开翼4推出展开；到位锁紧部件，其被装配为在展开翼4展开到位后，对展开翼4和展开翼转轴3进行锁紧。

具体的，气动解锁部件包括与储气结构连接的电磁阀5，电磁阀5的一侧连接有气缸6，气缸6通过联轴器连接有销轴7，储气结构包括贮箱18和气瓶19；一级火箭1与一级火箭脱离后，电磁阀5接收打开指令，以使气缸6带动销轴7撤回解锁，展开翼4通过释放部件展开。

本实施方案中，在一级火箭1飞行到达最高处后，箭机给电磁阀5下发打开指令，电磁阀5接受指令后打开，气缸6带动销轴7运动，使其撤回并与心轴2脱离接触，气缸选用两轴或是三轴，改善径向力，气缸6与销轴7之间采用联轴器补偿变形，气缸6的动力可与使用火箭贮箱18内的气体，也可以使用火箭气瓶19内的气体。

具体的，释放部件包括设置在展开翼转轴3处的扭簧8以及展开翼4远离展开翼转轴3端部的压簧，压簧9的一端与展开翼4的表面活动连接，另一端与一级火箭1固定连接；在销轴7脱离心轴2后，压簧9和扭簧8迫使展开翼转轴3和展开翼4绕心轴2转动，以使在展开翼4展开到位后，到位锁紧部件对展开翼4锁紧。

本实施方案中，在心轴2解锁后，展开翼转轴3处于可转动的状态，在未解锁之前，压簧9和扭簧8均处于蓄力状态，解锁后，扭簧8和压簧9复原，使展开翼4转动展开，压簧9和扭簧8的规格以及数量可与根据展开翼4的大小，重量以及展开过程中的负载进行选型确定。

具体的，展开翼转轴3和展开翼4上均开设有到位销孔10，到位锁紧部件设置在到位销孔10处，其包括筒体11，其通过固定设置在其上的安装凸台12安装在一级火箭1的内部，在筒体11的内部弹性设置有可沿其轴线方向上运动的锁紧销13；在展开翼4和展开翼转轴3展开到位后，锁紧销13插入到位销孔10的内部，以使展开翼4和展开翼转轴3固定。

锁紧销13包括导向部1301和抵接部1302，导向部1301与抵接部1302一体成形，导向部1301活动贯穿筒体11并延伸至筒体11的外部；抵接部1302与筒体11之间设置有弹簧14，用于使锁紧销13沿筒体11轴线方向运动。

筒体11的内部连接有螺母15，螺母15活动套接在导向部1301的表面，弹簧14的一端与螺母15的表面连接，另一端与抵接部1302的表面连接。

本实施方案中，展开翼转轴3以及展开翼4上均开设有到位销孔10，展开翼4处于折叠状态时，到位锁紧部件中的锁紧销13处于蓄力状态，而当展开翼4和展开翼转轴3展开到位后，锁紧销13正好与到位销孔10对其，并在弹性部件的作用下，沿着筒体11的轴线方向运动，进而进去到到位销孔10的内部，实现对展开翼4和展开翼转轴3进行锁定，弹性部件可与是弹簧14，其一端与锁紧销13的抵接部1302连接，另一端与螺母15连接，螺母15设置在筒体11的内部，锁紧销13的导向部1301与螺母15的内侧壁活动连接，并活动贯穿筒体11，通过调节螺母15与抵接部1302之间的距离，可与实现弹簧14的压缩量的调节。

具体的，抵接部1302表面开设有穿孔16，穿孔16的内侧壁与拨杆17的表面连接，拨杆17的一端延伸至筒体11的外部。

本实施方案中，在抵接部1302上通过穿孔16插接有拨杆17，可与用于对抵接部1302的位置进行调节。

本实用新型的工作原理及使用流程：一级火箭1点火发射，在一级火箭1飞行的过程中，展开翼4折叠在其内部，在一级火箭1与二级火箭分离后，一级火箭1在惯性作用下飞行一定高度后，展开翼4展开并锁定，展开翼采用平板翼结构，可提供姿态控制用气动力，不需要复杂的气动型面，加工周期以及成本均显著优于栅格舵，并且展开翼4初始锁定，推出释放以及到位锁定均为机械结构，不采用伺服机构，动作可靠性得到提高。

在一级火箭1飞行到达最高处后，箭机给电磁阀5下发打开指令，电磁阀5接受指令后打开，气缸6带动销轴7运动，使其撤回并与心轴2脱离接触，气缸选用两轴或是三轴，改善径向力，气缸6与销轴7之间采用联轴器补偿变形，气缸6的动力可与使用火箭贮箱内的气体，也可以使用火箭气瓶内的气体。

在心轴2解锁后，展开翼转轴3处于可转动的状态，在未解锁之前，压簧9和扭簧8均处于蓄力状态，解锁后，扭簧8和压簧9复原，使展开翼4转动展开，压簧9和扭簧8的规格以及数量可与根据展开翼4的大小，重量以及展开过程中的负载进行选型确定。

展开翼转轴3以及展开翼4上均开设有到位销孔10，展开翼4处于折叠状态时，到位锁紧部件中的锁紧销13处于蓄力状态，而当展开翼4和展开翼转轴3展开到位后，锁紧销13正好与到位销孔10对其，并在弹性部件的作用下，沿着筒体11的轴线方向运动，进而进去到到位销孔10的内部，实现对展开翼4和展开翼转轴3进行锁定，弹性部件可与是弹簧14，其一端与锁紧销13的抵接部1302连接，另一端与螺母15连接，螺母15设置在筒体11的内部，锁紧销13的导向部1301与螺母15的内侧壁活动连接，并活动贯穿筒体11，通过调节螺母15与抵接部1302之间的距离，可与实现弹簧14的压缩量的调节。

在抵接部1302上通过穿孔16插接有拨杆17，可与用于对抵接部1302的位置进行调节。

综上所述，该用于可回收火箭的展开翼装置，通过设置气动解锁部件，释放部件以及到位锁紧部件，解决了现有的伺服机构锁定方式增大伺服系统体积，不利于在空间约束强的火箭中使用，并且易出现锁定和展开不稳定的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于可回收火箭的展开翼装置，包括可与二级火箭脱离的一级火箭(1)，其特征在于，还包括：

设置在所述一级火箭(1)内部的心轴(2)，以及

设置在所述一级火箭(1)内部的气动解锁部件，其被装配为一级火箭(1)与一级火箭脱离后，解锁所述心轴(2)以使套接在其上的展开翼转轴(3)转动；

固定在所述展开翼转轴(3)上的展开翼(4)，以及

释放部件，其被装配为气动解锁部件使所述心轴(2)解锁后，将所述展开翼(4)推出展开；

到位锁紧部件，其被装配为在所述展开翼(4)展开到位后，对展开翼(4)和展开翼转轴(3)进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述气动解锁部件包括与储气结构连接的电磁阀(5)，所述电磁阀(5)的一侧连接有气缸(6)，所述气缸(6)通过联轴器连接有销轴(7)，所述储气结构包括贮箱(18)和气瓶(19)；

所述一级火箭(1)与一级火箭脱离后，所述电磁阀(5)接收打开指令，以使气缸(6)带动销轴(7)撤回解锁，所述展开翼(4)通过释放部件展开。

3.根据权利要求2所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述释放部件包括设置在展开翼转轴(3)处的扭簧(8)以及展开翼(4)远离展开翼转轴(3)端部的压簧(9)，所述压簧(9)的一端与展开翼(4)的表面活动连接，另一端与一级火箭(1)固定连接；

在所述销轴(7)脱离心轴(2)后，压簧(9)和扭簧(8)迫使展开翼转轴(3)和展开翼(4)绕心轴(2)转动，以使在展开翼(4)展开到位后，到位锁紧部件对展开翼(4)锁紧。

4.根据权利要求3所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述展开翼转轴(3)和展开翼(4)上均开设有到位销孔(10)，所述到位锁紧部件设置在到位销孔(10)处，其包括筒体(11)，其通过固定设置在其上的安装凸台(12)安装在一级火箭(1)的内部，在筒体(11)的内部弹性设置有可沿其轴线方向上运动的锁紧销(13)；

在展开翼(4)和展开翼转轴(3)展开到位后，所述锁紧销(13)插入到位销孔(10)的内部，以使展开翼(4)和展开翼转轴(3)固定。

5.根据权利要求4所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述锁紧销(13)包括导向部(1301)和抵接部(1302)，所述导向部(1301)与抵接部(1302)一体成形，所述导向部(1301)活动贯穿筒体(11)并延伸至筒体(11)的外部；

所述抵接部(1302)与筒体(11)之间设置有弹簧(14)，用于使锁紧销(13)沿筒体(11)轴线方向运动。

6.根据权利要求5所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述筒体(11)的内部连接有螺母(15)，所述螺母(15)活动套接在导向部(1301)的表面，所述弹簧(14)的一端与螺母(15)的表面连接，另一端与抵接部(1302)的表面连接。

7.根据权利要求5所述的一种用于可回收火箭的展开翼装置，其特征在于：所述抵接部(1302)表面开设有穿孔(16)，所述穿孔(16)的内侧壁与拨杆(17)的表面连接，所述拨杆(17)的一端延伸至筒体(11)的外部。