一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，包括充气式再入减速系统，所述的充气式再入减速系统包括充气展开机构、充气组件和补液组件，在下行过程中，由充气组件将气体和液体充入充气展开结构，利用飞行器所经历的热环境将液体气化，使充气展开结构的内外存在一定的压差，保证充气再入减速系统有足够的刚度。本发明专利技术的再入飞行器结构简单，操作方便，可靠性高，易于实现将下行货物化整为零，大大提高了灵活性，同时本发明专利技术的气瓶体积小、重量轻，提高了再入飞行器物资下行的运载能力，同时带走了下行过程部分热量，减少热控压力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间站物资下行领域，涉及一种利用液体蒸发实现充气的货物下行技术，特别涉及一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器。
技术介绍
我国空间站运营过程中需将有效载荷等物资返回地面。NASA统计，国际空间站货物下行能力约占总上行质量的20％。根据空间站任务规划，空间站运营期间，物资下行总量不少于6t，目前我国飞行器仅载人飞船具备下行能力，而“神舟”飞船的下行能力仅为50-100kg，且返回舱空间较小，无法满足空间站运营的需求。与此同时，空间站下行物资主要为微生物、活体样本等，下行实时性要求高，传统下行飞行器无法满足需求。利用充气式再入飞行器不仅可以使我国空间站下行能力大大增强，同时可以有效提高下行的及时性，有力的促进了我国空间站的科学研究。充气式再入飞行器具有重量轻、可折叠、耐高温的特点。20世纪末，随着轻质柔性耐高温材料技术的突破，美国、俄罗斯等国已针对充气再入开展了大量的研究。最具代表性的是美国的充气式再入飞行器(IRV)，截止目前为止，IRV共进行了3次充气式再入飞行试验(IRVE)：2009年8月，IRVE-2获得成功，飞行高度达211km。2012年7月，IRVE-3发射升空，飞行高度达451km。IRVE试验积累了大量的在轨飞行数据，为后续研究提供了有力的一手资料。在IRVE系列飞行试验之后，NASA计划通过高能大气再入试验(HEART)项目，试验更大载荷的大气进入降落技术，验证3.3吨有效载荷在直径约8.5m的充气防护罩保护下，以约7km/s速度再入地球大气的飞行情况。在欧洲航天局的协作下，俄罗斯的充气式再入回收技术(IRDT)也在国际上付诸飞行实践。叶正寅、张庆等人在CN104986358A的专利申请中公开了一种增稳充气式再入飞行器。在减速罩外均布有四个充气式舵面，该专利技术解决了在下行过程中，现有航天回收技术中存在的非定常涡流干扰造成的返回舱不规则摆动的问题。但是，由于飞行器用气量较大，所以相应的必然会增大气瓶的体积和重量，影响下行能力。卫剑征、谭惠丰等人在CN104290921A的专利中公开了一种充气展开启动阻尼减速结构，采用刚性球头和柔性可充气结构共同保证再入过程中的减速，达到建立较为良好热环境的目的，但是该专利的结构较为复杂，且展开面积大、充气量大，致使气瓶体积也较大，影响飞行器存放载荷的空间。现有的充气再入飞行器都是采用气瓶携带气体的方式实现，若在下行过程中充气展开结构的充气与补气均使用气瓶气体，则必然会导致气瓶体积较大，压缩了存放下行物资的空间；此外气瓶的重量也会随之增加，在一定程度上影响飞行器物资下行的能力。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，通过设置一组补液组件，实现用液体替代部分气体充气的方式，利用再入飞行器下行过程所经历的热环境将液体气化，实现下行过程补气，以解决现有充气再入飞行器中存在的气瓶体积较大、重量重等缺陷，提高再入飞行器物资下行的运载能力。本专利技术的技术方案如下：一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，包括充气式再入减速系统，所述的充气式再入减速系统包括充气展开机构、充气组件和补液组件，所述的充气组件的一端依次通过电磁阀10、三通连接第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，所述的充气组件的另一端通过电磁阀11连接第二充气管路实现与所述的补液组件的一端连通，所述的补液组件的另一端依次通过补液管路、所述的三通连接所述的第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，利用所述的充气组件的气体的压力将所述的补液组件的液体充入所述的充气展开机构。进一步的优选，所述的充气组件为一气瓶，所述的气瓶为铝合金内胆，碳纤维包覆。进一步的优选，所述的补液组件为一环形液瓶，所述的环形液瓶环绕于所述的气瓶的外侧。进一步的优选，所述的环形液瓶为铝合金内胆，碳纤维包覆。进一步的优选，所述的环形液瓶采用赋型设计，所述的环形液瓶的结构为膜片储箱结构。进一步的优选，所述的充气式再入减速系统还包括收纳器，所述的充气展开机构置于所述的收纳器内，所述的收纳器设置在所述的环形液瓶的旁边。进一步的优选，所述的再入飞行器还包括货物舱和服务舱，所述的充气式再入减速系统安装在所述的货物舱的前端，所述的服务舱安装在所述的货物舱的尾部。进一步的优选，所述的再入飞行器还包括防热蒙皮，所述的防热蒙皮由外向内分别由耐热层、隔热层和气密层组成，所述的防热蒙皮设置在所述的充气展开结构外表面的迎风侧。进一步的优选，所述的充气展开机构由9个充气圆环构成，呈倒锥形。进一步的优选，所述的气瓶中的气体为氦气，所述的环形液瓶中的液体为水。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：第一.本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器采用了“集中上行，按需下行”的设计思路，解决了我国空间站下行能力不足的问题，同时打破了传统上下行一一对应的关系，将下行货物化整为零，大大提高了灵活性；第二.本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器通过使用液体替代部分气体充气的方式，利用再入飞行器下行过程所经历的热环境将液体气化，实现下行过程补气，具有气瓶体积较小、重量轻等优点，提高了再入飞行器物资下行的运载能力，同时带走了下行过程的部分热量，减少了热控压力；第三.本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的结构简单，操作方便，可靠性高，对原有充气式再入飞行器改动较小，易于实现。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器展开后的结构示意图；图2为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器展开后的俯视图；图3为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器展开前的结构示意图；图4为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的充气组件的结构示意图；图5为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的补液组件的结构示意图；图6为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的充气组件和补液组件组装后的结构示意图；图7为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的充气组件和补液组件组装后的俯视图；图8为本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器的不同直径充气圆环的充气系统设计图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。为了更好的说明本专利技术，下方结合附图对本专利技术进行详细的描述。如图3所示，本专利技术的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，包括充气式再入减速系统23、货物舱19和服务舱20，所述的充气式再入减速系统23安装在所述的货物舱19的前端，所述的服务舱20安装在所述的货物舱19的尾部。请参见图1，所述的充气式再入减速系统23包括充气展开机构12、充气组件13、补液组件14和收纳器18，所述的充气组件13的一端依次通过电磁阀10、三通15连接第一充气管路16(如图3、图4)，实现与所述的充气展开机构12连通；所述的充气组件13的另一端通过电磁阀11连接第二充气管路17，实现与所述的补液组件14的一端连通；所述的补液组件14的另一端依次通过补液管路21、所述的三通15连接所述的第一充气管路16(如图4、图5和图6)，实现与所述的充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，包括充气式再入减速系统，其特征在于，所述的充气式再入减速系统包括充气展开机构、充气组件和补液组件，所述的充气组件的一端依次通过电磁阀10、三通连接第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，所述的充气组件的另一端通过电磁阀11连接第二充气管路实现与所述的补液组件的一端连通，所述的补液组件的另一端依次通过补液管路、所述的三通连接所述的第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，利用所述的充气组件的气体的压力将所述的补液组件的液体充入所述的充气展开机构。

【技术特征摘要】
1.一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，包括充气式再入减速系统，其特征在于，所述的充气式再入减速系统包括充气展开机构、充气组件和补液组件，所述的充气组件的一端依次通过电磁阀10、三通连接第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，所述的充气组件的另一端通过电磁阀11连接第二充气管路实现与所述的补液组件的一端连通，所述的补液组件的另一端依次通过补液管路、所述的三通连接所述的第一充气管路，实现与所述的充气展开机构连通，利用所述的充气组件的气体的压力将所述的补液组件的液体充入所述的充气展开机构。2.根据权利要求1所述的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，其特征在于，所述的充气组件为一气瓶，所述的气瓶为铝合金内胆，碳纤维包覆。3.根据权利要求2所述的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，其特征在于，所述的补液组件为一环形液瓶，所述的环形液瓶环绕于所述的气瓶的外侧。4.根据权利要求3所述的一种利用液体蒸发充气式的再入飞行器，其特征在于，所述的环形液瓶为铝合金内胆，碳纤维包覆。5.根据权利要求3所述的一种利用液体蒸发充气式的再入飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟瑶，宣建强，潘雷，韩艳，吴军，毛闵军，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31