两级入轨飞行器背部分离装置、方法及其存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种两级入轨飞行器背部分离装置、方法及其存储介质；解决了载机与二级载荷在高超声速环境下快速、稳定的分离问题，其技术方案要点是,获取分离指令信息；根据分离指令信息以控制顶起机构与铰链机构启动；通过顶起机构提供推力以驱动二级载荷绕铰链机构所处位置旋转；二级载荷旋转至所预设角度，第二分离件、第一分离件依次启动以分离二级载荷，本发明专利技术在二级载荷与载机分离时，将二级载荷与载机之间形成一定夹角，再进行分离，提高二级载荷的升力，使得二级载荷与载机能够快速脱离。

Back separation device, method and storage medium of two-stage to orbit vehicle

【技术实现步骤摘要】
两级入轨飞行器背部分离装置、方法及其存储介质
本专利技术涉及两级入轨飞行器，特别涉及两级入轨飞行器背部分离装置、方法及存储介质。
技术介绍
两级入轨飞行器是未来可重复使用的空天往返工具，是由载机携带二级载荷飞行至一定高度，并以一定速度分离，随后二级载荷加速爬升入轨，载机水平着陆；其中，二级载荷可以为运载火箭、航天飞机、轨道器等。两级入轨飞行器为未来航天发射提供低成本、高可靠性、高灵活的解决方案。在发射过程中，二级载荷分离技术是关系到发射成败的关键。受限于载机起落架高度和内部空间，二级载荷只能在载机背部进行挂载。在分离时，现有的分离方式主要是依靠二级载荷自身升力分离。但是，处于分离点时，该位置具有高速、低密度的特征，虽然载机与二级载荷的速度较快（通常为Ma6~8），但所处位置的密度较小（小于海平面密度的1.5%），因此整体的动压较低；二级载荷一般为航天飞机或轨道器，其升力系数较小；而载机对来流遮挡作用明显，故有效迎角较小。因此，二级载荷升力较小，造成分离的效率低下。在分离过程中，载机和二级载荷之间存在较强的气动干扰，该干扰以激波反射与折射的方式表现，并在载机和二级载荷之间的流道内反复作用，且具有较强的非定常特征，若分离缓慢，将持续影响二级载荷的飞行稳定性，可能导致两级飞行器空中碰撞。高强度的激波在波后产生高压高热流区域，若载机与二级载荷缓慢的分离，则可能对载机和二级载荷的结构产生破坏。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种两级入轨飞行器背部分离装置，能够实现将载机与二级载荷快速进行分离。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种两级入轨飞行器背部分离装置，包括设置于载机与二级载荷之间的顶起机构以及设置于载机与二级载荷之间且位于二级载荷尾部位置的铰链机构；所述顶起机构驱动二级载荷以铰链机构为支点进行转动，载机与二级载荷之间形成所预设的角度；所述顶起机构与二级载荷之间设置有第一分离件，所述第一分离件用于分离顶起机构与二级载荷，所述铰链机构与二级载荷之间设置有第二分离件，所述第二分离件用于分离铰链机构与二级载荷。采用上述方案，顶起机构驱动二级载荷以铰链机构为支点进行转动的方式，使得载机与二级载荷之间所形成的夹角可以进行改变；当需要将二级载荷与顶起机构进行分离时，通过改变夹角可以有效改变二级载荷的升力，通过调整至所预设的角度，可以将升力提高至所需要大小；之后，通过所设置的第一分离件与第二分离件即可实现快速分离，避免干扰流场对载机和二级载荷的结构产生破坏。作为优选，所述顶起机构包括固定连接于载机上的水平驱动件、连接于水平驱动件与二级载荷之间的顶起件以及设置于载机上且用于限制顶起件的运动轨迹的滑轨；所述顶起件与滑轨滑移连接，所述顶起件与水平驱动件的驱动杆铰接，所述顶起件的顶起杆与第一分离件相互铰接，所述水平驱动件推动顶起件沿着所预设的方向移动。采用上述方案，若只通过顶起件来驱动二级载荷，在顶起件的顶起杆驱动二级载荷远离载机时，顶起件的顶起杆与二级载荷之间的夹角会变小，导致顶起件的顶起效果变差；水平驱动件的设置使得顶起件在顶起时，通过水平驱动件推动顶起件，可以增大顶起件与二级载荷之间所呈的夹角，增大顶起件顶起二级载荷的效果，提高顶起件顶起二级载荷的效率。作为优选，所述顶起件的顶起杆上设置有用于测量顶起件的顶起杆与二级载荷中轴线之间夹角的激光测距仪。采用上述方案，激光测距仪可以良好的监测顶起件的顶起杆与二级载荷中轴线之间的夹角，根据激光测距仪所检测的夹角情况来控制顶起件的顶起杆的伸出量以及水平驱动件的驱动杆的伸出量，确保顶起件与二级载荷的中轴线始终呈垂直设置。作为优选，所述顶起件与二级载荷的中轴线始终呈垂直设置。采用上述方案，顶起件与二级载荷的中轴线呈垂直设置时，顶起件顶起的效果最佳，始终保持垂直设置可以有效提高顶起件顶起二级载荷的效率，缩短载机与二级载荷之间形成所预设角度的时间，提高分离速度。作为优选，所述铰链机构包括支撑杆，所述支撑杆的一端与载机固定连接，所述支撑杆远离载机的一端与第二分离件相互铰接。采用上述方案，通过支撑杆将载机与二级载荷进行分离，使得载机在发送旋转以形成预设角度过程中，载机的尾部不会与二级载荷发生碰撞，有效降低事故发生的可能性。本专利技术的第二目的是提供一种两级入轨飞行器背部分离方法，能够实现将载机与二级载荷快速进行分离。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种两级入轨飞行器背部分离方法，包括：获取分离指令信息；根据分离指令信息以控制顶起机构与铰链机构启动；通过顶起机构提供推力以驱动二级载荷绕铰链机构所处位置旋转；二级载荷旋转至所预设的角度，第二分离件、第一分离件依次启动以分离二级载荷。采用上述方案，顶起机构驱动二级载荷以铰链机构为支点进行转动的方式，使得载机与二级载荷之间所形成的夹角可以进行改变；当需要将二级载荷与顶起机构进行分离时，通过改变夹角可以有效改变二级载荷的升力，通过调整至所预设角度，可以将升力提高至所需要大小；之后，通过所设置的第一分离件与第二分离件即可实现快速分离，避免干扰流场对载机和二级载荷的结构产生破坏。作为优选，通过顶起机构提供推力的方法，具体如下：水平驱动件推动顶起件沿着滑轨的方向移动，且顶起件驱动二级载荷绕铰链机构所处位置旋转；保持顶起件的顶起杆与二级载荷的中轴线始终相互垂直。采用上述方案，顶起件与二级载荷的中轴线呈垂直设置时，顶起件顶起的效果最佳，始终保持垂直设置可以有效提高顶起件顶起二级载荷的效率，缩短载机与二级载荷之间形成所预设的角度的时间，提高分离速度。作为优选，获取顶起件的顶起杆与二级载荷中轴线之间的夹角信息；根据夹角信息调节水平驱动件的驱动杆的伸长量以及调节顶起件的顶起杆的伸长量以保持顶起件的顶起杆与二级载荷的中轴线始终相互垂直。采用上述方案，监测顶起件的顶起杆与二级载荷中轴线之间的夹角，根据检测的夹角情况来控制顶起件的顶起杆的伸出量以及水平驱动件的驱动杆的伸出量，确保顶起件与二级载荷的中轴线始终呈垂直设置。作为优选，通过第二分离件、第一分离件依次分离的方法，具体如下：若二级载荷旋转至所预设的角度，控制第二分离件启动以将二级载荷尾部位置进行分离；顶起机构继续提供推力直至达到顶起机构所预设的顶起极限位置，控制第一分离件启动以将二级载荷从载机上分离。采用上述方案，先将第二分离件启动使得二级载荷与载机的尾部分离，使得二级载荷在达到预设角度之后可以继续保持该角度；继续通过顶起机构来顶起至极限位置，使得二级载荷与载机之间达到最大距离之后在进行分离，减少两者发送碰撞发送事故的可能性。本专利技术的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，能够存储相应的程序，实现将载机与二级载荷快速进行分离。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种计算机可读存储介质，包括能够被处理器加载执行时实现如上述的两级入轨飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：包括设置于载机(1)与二级载荷(2)之间的顶起机构(3)以及设置于载机(1)与二级载荷(2)之间且位于二级载荷(2)尾部位置的铰链机构(4)；/n所述顶起机构(3)驱动二级载荷(2)以铰链机构(4)为支点进行转动，使载机(1)与二级载荷(2)之间形成所预设的角度；/n所述顶起机构(3)与二级载荷(2)之间设置有第一分离件(5)，所述第一分离件(5)用于分离顶起机构(3)与二级载荷(2)，所述铰链机构(4)与二级载荷(2)之间设置有第二分离件(6)，所述第二分离件(6)用于分离铰链机构(4)与二级载荷(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：包括设置于载机(1)与二级载荷(2)之间的顶起机构(3)以及设置于载机(1)与二级载荷(2)之间且位于二级载荷(2)尾部位置的铰链机构(4)；
所述顶起机构(3)驱动二级载荷(2)以铰链机构(4)为支点进行转动，使载机(1)与二级载荷(2)之间形成所预设的角度；
所述顶起机构(3)与二级载荷(2)之间设置有第一分离件(5)，所述第一分离件(5)用于分离顶起机构(3)与二级载荷(2)，所述铰链机构(4)与二级载荷(2)之间设置有第二分离件(6)，所述第二分离件(6)用于分离铰链机构(4)与二级载荷(2)。


2.根据权利要求1所述的两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：所述顶起机构(3)包括固定连接于载机(1)上的水平驱动件(31)、连接于水平驱动件(31)与二级载荷(2)之间的顶起件(32)以及设置于载机(1)上且用于限制顶起件(32)的运动轨迹的滑轨(38)；所述顶起件(32)与滑轨(38)滑移连接，所述顶起件(32)与水平驱动件(31)的驱动杆铰接，所述顶起件(32)的顶起杆与第一分离件(5)相互铰接，所述水平驱动件(31)推动顶起件(32)沿着所预设的方向移动。


3.根据权利要求2所述的两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：所述顶起件(32)的顶起杆上设置有用于测量顶起件(32)的顶起杆与二级载荷(2)中轴线之间夹角的激光测距仪(33)。


4.根据权利要求2所述的两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：所述顶起件(32)与二级载荷(2)的中轴线始终呈垂直设置。


5.根据权利要求1所述的两级入轨飞行器背部分离装置，其特征是：所述铰链机构(4)包括支撑杆(41)，所述支撑杆(41)的一端与载机(1)固定连接，所述支撑杆(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，张陈安，李文皓，刘文，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11