载人飞船返回时的人工避雷装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种载人飞船返回时的人工避雷装置，被布置在载人飞船返回舱的外侧，从而在载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，被抛射出去以构建穿越雷区的安全通道，从而确保航天员的生命安全。因此，采用本发明专利技术的技术方案，可以为载人飞船在穿越雷暴云层时飞船内部的电子设备和航天员提供安全保障，通过对现有技术进行改进还可扩展应用到雷电灾害的抑制和防护中。

An artificial lightning protection device for the return of a manned spacecraft

The present invention provides artificial lightning arrester for manned spacecraft to return, the return capsule is arranged outside of the manned spacecraft, resulting in a manned spaceship emergency return to thunderstorm clouds, are shot out to construct safe passage through the minefield, so as to ensure the life safety of astronauts. Therefore, adopting the technical scheme of this invention can provide safety guarantee for the spacecraft's electronic equipments and astronauts in the spacecraft passing through the thunderstorm clouds. By improving the existing technology, it can also be extended to the suppression and protection of lightning disasters.

【技术实现步骤摘要】
载人飞船返回时的人工避雷装置
本专利技术涉及一种载人飞船返回时的人工避雷装置，可让应急返回的载人飞船安全的穿越雷暴云层，使得航天员平安的返回地面。
技术介绍
航天发射和回收的各个重要关口如转场、测试、加注和发射、回收等对大气环境都有严格的要求，气象保障的难点和重点是强对流天气等，特别是强雷暴天气。雷电对竖立在发射塔架上及飞行中的星箭均有致命危害，以美国为例，1986-1987年共发生5次航天器发射失败事件，其原因均与气象条件有关，并且4次失败是因为雷电.其中最著名的是1987年3月在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地大力神/半人马座A/C67飞行器的损失，表明航天飞行器是十分容易遭受雷击的。为适应我国航天事业的可持续发展，满足新一代运载火箭和新型航天器发射任务需求，我国在海南文昌建设新一代运载火箭发射场，主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务，是今后载人航天任务的首选发射场。根据美国Marshall空间飞行中心的全球水文和气候研究中心(GlobalHydrologyandClimateCenter，以下简称为GHCC)提供的光学瞬态探测器(OpticalTransientDetector，以下简称为OTD)和闪电成像传感器(LightningImagingSensor，以下简称为LIS)资料库所得到的全球闪电活动研究，全球的闪电活动有7个高值中心，我国的广州地区附近就是其中之一。海南文昌发射场就位于闪电高发区周边，并且今后主着陆场也选择在附近海域，所以考虑航天器的雷电防护技术具有十分重要的现实意义。为了确保航天员的生命安全，目前的载人航天任务一般都提出非常严格的气象保障条件，如确保载人飞船返回过程中不能有雷雨天气、着陆风速不能过大等。但随着今后载人航天任务的深入发展，必然涉及到突应急返回的情况。如对于空间站任务，当空间站发生故障，航天员不能继续停留必须迅速撤离，此时根本不能确定着陆场是否有适合的气象条件。再如对于载人登月任务，整个任务过程中都有可能应急返回的情况，很多时候飞船的着陆场都是不确定的，因此更无法保障着陆场能满足没有雷暴云等气象条件。当载人飞船高速从雷暴云中穿过的时候，炽热的外表面与雷暴云接触，将会构成理想的闪电通道，使得在飞行中的飞船遭到雷击。这将会破坏载人飞船内部的电子设备，威胁到航天员的生命安全。因为载人飞船可能的着陆范围很广，着陆在雷暴高发区的可能性非常高，并且着陆地点是未知的，所以从地面发射人工引雷火箭构建飞船穿越雷区返回通道的方法是不可行的。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种载人飞船返回时的人工避雷方案，将避雷设备布置在载人飞船外侧，在载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，抛射引雷设备，构建穿越雷区的安全通道，确保航天员的生命安全。本专利技术提供了一种载人飞船返回时的人工避雷装置，被布置在载人飞船的返回舱的外侧，从而在载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，被抛射出去以构建穿越雷区的安全通道，从而确保航天员的生命安全。具体地，载人飞船返回时的人工避雷装置被布置在载人飞船的返回舱顶部的对接机构的外侧。在本专利技术中，载人飞船返回时的人工避雷装置至少包括：包带、火工锁、多个引雷弹、和多个分离弹簧，其中，每个引雷弹对应地安装有两个分离弹簧，并且其中的一个分离弹簧为水平向而另一个为沿斜下方指向返回舱的大底外侧。优选地，分离弹簧的一端被固定在对接机构上，而另一端与引雷弹相连接，其中，分离弹簧在飞行过程中由于包带的作用而始终处于压缩状态，而当包带解锁后，引雷弹被分离弹簧弹出。引雷弹具有：内置于其中的爆炸引信，位于中心位置；以及多个石墨丝球，其中每2个石墨丝球之间通过细的石墨丝连接。引雷弹用于：当载人飞船到达雷暴云层时起爆并将石墨丝抛撒出去，从而形成石墨丝网，并通过石墨丝网将雷电引导到地下以构建短时穿越走廊，从而使得载人飞船安全通过。在本专利技术中，雷暴云层为载人飞船飞行到距离地面30公里的位置。因此，采用本专利技术的技术方案，可以为载人飞船在穿越雷暴云层时飞船内部的电子设备和航天员提供安全保障，通过对现有技术进行改进还可扩展应用到雷电灾害的抑制和防护中。附图说明图1是本专利技术的载人飞船返回时的人工避雷装置的安装位置的示意图；图2是返回舱人工避雷装置的结构组成示意图；图3是分离弹簧的组成示意图；图4是引雷弹的结构组成示意图；以及图5是引雷弹抛洒后的效果示意图.具体实施方式下面结合附图1-5及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的载人飞船返回时的人工避雷装置被环向布置在载人飞船返回舱顶部对接机构外侧，即图1的蓝色部位。如图2所示，载人飞船返回时的人工避雷装置由(1)包带、(2)火工锁、(3)引雷弹、(4)分离弹簧四个部分组成。当飞船飞行到雷暴云上方时(大约距地面30公里左右)，火工锁解锁，包带打开，引雷弹被分离弹簧弹射出来。为了保证引雷弹在分离过程中不与返回舱本体发生碰撞，并且早于返回舱到达雷暴云上方，每个引雷弹应安装2个分离弹簧，一个弹簧为水平向，另一个弹簧为沿斜下方，指向返回舱大底外侧(如图3所示)。分离弹簧一端固定在对接结构上，另一端连接引雷弹，由于包带作用，弹簧在飞行过程中始终处于压缩状态，当包带解锁后，引雷弹会被弹簧迅速弹出。如图4所示，每个引雷弹中心内置爆炸引信，内部有若干个石墨丝球。每2个石墨丝球之间通过细的石墨丝连接。当引雷弹到达雷暴云层时，引雷弹起爆，将石墨丝抛洒出去，形成图5所示的石墨丝网，通过丝网将云层中的雷电引导到地下，这样就在雷暴云中构建了一个短时穿越“走廊”，使得载人飞船安全通过。综上所述，采用本专利技术的技术方案，可以在载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，抛射引雷设备，构建穿越雷区的安全通道，确保航天员的生命安全。本专利技术中未说明部分属于本领域的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种载人飞船返回时的人工避雷装置，其特征在于，被布置在载人飞船的返回舱的外侧，从而在所述载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，被抛射出去以构建穿越雷区的安全通道，从而确保航天员的生命安全。

【技术特征摘要】
1.一种载人飞船返回时的人工避雷装置，其特征在于，被布置在载人飞船的返回舱的外侧，从而在所述载人飞船应急返回到雷暴云层上空时，被抛射出去以构建穿越雷区的安全通道，从而确保航天员的生命安全。2.根据权利要求1所述的载人飞船返回时的人工避雷装置，其特征在于，被布置在所述载人飞船的返回舱顶部的对接机构的外侧。3.根据权利要求1所述的载人飞船返回时的人工避雷装置，其特征在于，至少包括：包带、火工锁、多个引雷弹、和多个分离弹簧，其中，每个引雷弹对应地安装有两个分离弹簧，并且其中的一个分离弹簧为水平向而另一个为沿斜下方指向所述返回舱的大底外侧。4.根据权利要求3所述的载人飞船返回时的人工避雷装置，其特征在于，所述分离弹簧的一端被固定在所述对接机构上，而另一端与所述引雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩奇，果琳丽，李桢，陈冲，张志贤，
申请(专利权)人：北京空间技术研制试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11